Контур карьера — как определить идеальный размер?

Ануш Ибраими (Anoush Ebrahimi),
главный консультант,
SRK Consulting (Канада)

Первоначально статья была опубликована в сборнике материалов форума IMCET 2019 (Анталья, Турция, 16–19 апреля 2019 г.). Оригинальная публикация размещена на сайте srk.com, а также доступна по запросу у автора (aebrahimi@srkc.com).

Переведено и напечатано с разрешения автора. Перевел с англ. С.С. Верхозин, АО «Иргиредмет».

 

Возможность расширения карьера определяется предельным контуром, в границах которого находятся совокупные запасы руды, подлежащие разработке в рамках эксплуатации месторождения и, по существу, определяющие рентабельность освоения объекта. Другими словами, рудные запасы в предельном контуре являются сырьевой базой, учитываемой при планировании производства.

Основным результатом оптимизации карьера является выделение нескольких промежуточных контуров, отрабатываемых с технической точки зрения и с положительной чистой приведенной стоимостью (ЧПС) даже с учетом расходов на кредитование. Теоретически каждый из рентабельных контуров можно рассматривать в качестве предельного контура карьера. Задача проектирования открытого рудника и определения оптимального размера карьера состоит в поиске баланса между обеспечением наиболее подходящих условий добычи и соблюдением требований (порой ограничительных) компании или других заинтересованных сторон.

 

Конфликт интересов

 

Каковы критерии определения оптимального контура карьера: общие запасы полезного ископаемого, срок эксплуатации месторождения, финансирование, ЧПС?

Как показывает практика, инвесторов в основном волнует скорость вывода предприятия в производственную фазу, период окупаемости и максимально возможная ЧПС. Несмотря на то что горнодобывающая компания в первую очередь преследует именно экономические цели, местные жители, организации, а иногда и государственные органы заинтересованы в долгоиграющих проектах, предлагающих обществу более надежный источник благ, формирующих стабильный рынок труда, устойчивый доход. К числу сторон, заинтересованных в максимально возможной продолжительности работы рудника, относятся и «зеленые», поскольку в таком случае они получают в свои руки удобный способ отслеживания и контроля влияния добычи на окружающую среду. Из подобного несоответствия возникает конфликт интересов.

Найти точки соприкосновения различных групп можно за счет создания прямой и прозрачной коммуникационной среды, проведения подробных технических исследований и обнародования их результатов. Прежде чем давать старт программе оценки контуров карьера, важно убедиться, что в процессе проработки различных проектных вариантов будут учтены интересы всех сторон. В совмещении порой противоположных интересов рождаются и впоследствии анализируются доступные возможности. Говорить о том, что такие возможности должны быть выполнимы, — прежде всего технически и экономически, — необходимости нет.

 

Ограничивающие факторы

 

Определение предельного контура карьера зависит от ряда факторов. Самыми важными и влияющими на выбор размера карьера являются следующие критерии:

• Сырьевая база.

• Объем первоначальных капиталовложений.

• Поток денежных средств и период окупаемости.

• Производственные факторы, включая (но не ограничиваясь):

        - возможность перехода к подземной добыче;

        - планирование производства, определение промежуточных контуров карьера;

        - максимальное количество единиц горной техники на карьер;

        - максимальную производительность горных работ;

        - доступную площадь для складирования пустой породы.

• Водоснабжение, энергообеспечение.

• Кадровые ресурсы на горных работах и в обслуживании.

• Выбор горнодобывающего оборудования: нового или бывшего в употреблении.

• Рабочая сила: подрядчики или собственный штат.

• Трудности транспортировки, снабжения и сбыта.

• Цены и рыночные условия, в том числе административно-управленческие расходы.

• Соблюдение интересов сторон: общественных и корпоративных.

• Местные условия, в частности политические риски, безопасность.

• Инфраструктура.

 

Подробный разбор длинного списка факторов, способных оказать влияние на определение предельного контура карьера, не является целью настоящей статьи, однако наиболее важные аспекты необходимо рассмотреть.

 

Производительность переработки руды и возможности расширения

 

Если месторождение достаточно крупное для длительной эксплуатации (например, более 20 лет) с удовлетворительной производительностью переработки руды (фабрики), подход к определению размера карьера меняется. В этом случае даже промежуточный контур, способный обеспечить работу в течение пары десятков лет, можно считать предельным контуром, но с возможностью расширения. Проекты по наращиванию производства рассматриваются уже после того, как рудник введен в эксплуатацию, и по результатам повторной оценки актуальных условий.

Наилучший способ определить размер карьера на крупном месторождении — сопоставить его с доступными первоначальными капитальными средствами (определяются компанией), учитывая при этом возможность расширения.

Важное место в практике определения контуров карьеров (особенно на крупных месторождениях) занимает производительность горных работ. Между производительностью горных работ и общими объемами запасов минерального сырья есть зависимость, на которую стоит ориентироваться при анализе плюсов и минусов проекта, оценке вариантов организации производства.

Чем больше объект, тем больше вариантов организации переработки руды. В том случае, если первоначальные капиталовложения не являются ограничивающим фактором, первостепенный выбор — это вариант, обеспечивающий более высокую производительность переработки. Причина проста: увеличение потока денежных средств путем наращивания объемов добычи дает повышенную ЧПС.

Дополнительную проблему для рудников с высокой производительностью, кроме поиска первоначальных капиталовложений, может представлять насыщенность рынка. Поэтому перед реализацией планов разработки нового месторождения проводится подробный экономический анализ, позволяющий определить, какое положение новое предприятие займет на мировом рынке.

Немаловажным условием максимального снижения расходов на возможное расширение производства является качественный и детальный генеральный план объекта с обозначением места расположения отвалов пустой породы. К тому же при складировании отвала следует учитывать геометрию предполагаемого изменения контура карьера в будущем.

 

Подземная добыча и переходная зона

 

В определенных обстоятельствах, в частности при высоком коэффициенте вскрыши первоначального карьера, переход к подземной добыче может принести существенную экономическую отдачу. Если вероятность такого перехода велика, потребуется качественно спланировать переходную зону. Ее наличие само по себе не является обязательным условием обеспечения оптимальных показателей добычи, но позволяет повысить рентабельность подземных работ, а следовательно, и общий доход предприятия.

Анализ вариантов подземной разработки глубокозалегающих месторождений рекомендуется выполнять перед определением предельного контура карьера. Если в ходе исследования обосновывается целесообразность перехода к подземной добыче, весьма вероятно, что окончательным контуром расширения карьера станет шахта.

 

Основные этапы продвижения контуров карьера

 

Этапы продвижения контуров выступают в качестве своего рода контрольных точек расширения карьера. Проектирование продвижения контуров (фаз горных работ) обеспечивает наращивание потока денежных средств, а также отсрочку необязательных эксплуатационных расходов.

В этом смысле важно иметь четкое представление о технической возможности освоения остаточных ресурсов минерального сырья в переходной зоне на случай изменения условий в пользу расширения карьера. Это означает, что предельный контур должен быть скорректирован таким образом, чтобы при изменении рыночных условий сохранялась возможность разработки оставшейся руды в ходе последней фазы расширения.

 

Объемы горных работ

 

В идеальных условиях разработка карьера осуществляется последовательно по промежуточным контурам до тех пор, пока не будет достигнут предельный установленный размер. Однако из-за ограничений на объемы работ и эксплуатацию горной техники добыча ведется, как правило, одновременно по нескольким контурам, что позволяет избежать производственных сбоев. Последовательная разработка является по сути подготовкой к следующей фазе освоения месторождения. Логично, что чем больше контуров проходится, тем больше становится размер карьера, поэтому переход от одного производственного этапа к другому потребует увеличения объемов горных работ.

Учитывая необходимость увеличения объемов горных работ, изменение целевых производственных показателей, ограниченное количество единиц горной техники, нехватку свободного места в карьере, необходимо своевременно принять решение о переходе к конечному этапу расширения карьера. Если упустить момент, то сохранить объемы горных работ, приемлемых с точки зрения предотвращения сбоев в снабжении фабрики сырьем, станет проблематично.

Исходя из вышесказанного, решение об установлении предельного контура карьера (либо переходе к следующей фазе расширения) следует принимать заблаговременно, оставляя достаточный запас времени для обеспечения горных работ в необходимом объеме.

Дополнительным ограничивающим фактором в связи с объемом горных работ является охрана труда. Даже несмотря на полную исправность техники, одновременная эксплуатация десятков горных машин по одному участку карьера сама по себе представляет угрозу безопасности, что в конечном счете может повлечь за собой снижение производительности.

 

Анализ приведенной стоимости разработки карьера

 

Теоретически максимально подходящее в финансовом плане время начала разработки месторождения — непосредственно после осуществления капиталовложений (другими словами, когда стоимость проекта можно выразить в денежном эквиваленте), хотя очевидно, что из производственных и технических соображений это невозможно. По этой причине выбор подхода к освоению месторождения играет заметную роль в подготовке проектных оценок. Максимально выгодным является сценарий, в котором отработка наиболее рентабельных участков осуществляется с опережением графика, а освоение содержащих низкокачественный материал участков переносится на более поздний срок.

По результатам оптимизации разработки карьера, выполненной на основе изучения различных производственных вариантов, можно рассчитать приведенную стоимость по каждому из расчетных предельных контуров карьера. Затем значения приведенной стоимости анализируются и сравниваются на предмет определения наиболее подходящего размера карьера в соответствии с выделенными критериями. Это прекрасный аналитический метод, эффективный не только для определения предельного контура карьера, но и в качестве инструмента анализа чувствительности1.

На рис. 1 указаны значения приведенной стоимости карьера различного размера на небольшом медном месторождении. Анализ проведен относительно колебаний цен на медь: 1,86 долл./фунт, 2,09 долл./фунт, 2,32 долл./фунт, 2,90 долл./фунт2. В каждом из вариантов приведенная стоимость возрастает одновременно с увеличением размера карьера. Однако по достижению определенного показателя рост приведенной стоимости либо останавливается, либо происходит ее снижение. Контур карьера с максимальной приведенной стоимостью, как правило, считается наиболее приемлемым предельным контуром. В рассмотренном примере максимальная приведенная стоимость в каждом из вариантов обусловлена ценой меди. Объемы разработки руды колеблются от 10 (1,86 долл./фунт Cu) до 150 млн т (2,90 долл./фунт. Cu). Каждая отдельная горнодобывающая компания (обозначены красными точками) в таком случае остановится на разных предельных контурах, в зависимости от долгосрочных перспектив изменения цен на металл.

------------

1 Оценка влияния изменения исходных параметров проекта на его конечные характеристики — прим. переводчика

 2 4100,5; 4607,6; 5114,6; 6393,3 долл./т соответственно — прим. переводчика

 

 

Рис. 1. Приведенная стоимость карьеров различного размера
Рис. 1. Приведенная стоимость карьеров различного размера

 

Кроме того, подобный анализ позволяет однозначно установить влияние ставки дисконтирования на реализацию долгосрочных проектов. Так, чем больше срок реализации (и/или ниже объем производства), тем более существенное влияние она оказывает. Например, 1 млн долл. через десять лет — это лишь 0,38 млн долл. сегодня (с учетом 10-процентной ставки). И всего 0,15 млн долл., если мы говорим о прибыли через 20 лет.

Специалисты, занимающиеся крупными проектами, должны понимать, что фактор, как вырастет поток денежных средств через пару десятков лет, оказывает минимальное влияние на ЧПС. Чтобы спрогнозировать показатели, расходы и риски, с которыми столкнется предприятие спустя такой промежуток времени, понадобится более комплексный и всесторонний анализ.

 

Стратегическое планирование горных работ и анализ возможностей

 

При определении предельного контура карьера можно обратиться к методу стратегического планирования горных работ. С его помощью, после сбора достаточного количества вводных данных, просчитываются различные производственные варианты, выполняется моделирование результатов их реализации. Метод позволяет выделить сильные и слабые стороны проекта, предоставить практическую основу для его улучшения.

Эффективность стратегического планирования горных работ зависит от тщательного анализа не только ресурсов минерального сырья, но также фундаментальных корпоративных интересов, участия экспертов, учета мнения представителей различного профиля, перспектив компании.

На рис. 2 представлен пример стратегического моделирования горных работ на месторождении золота с оценкой трех показателей: производительности переработки руды (4,0; 5,0; 5,5 млн т/год), цены золота (1100 и 1200 долл. США/унц.), модели запасов (с включением предполагаемых ресурсов). По последнему аспекту при этом определяют обоснованность инвестиций в доразведку.

 

Рис. 2. Стратегическое планирование работ, анализ возможностей
Рис. 2. Стратегическое планирование работ, анализ возможностей

 

Анализ практических примеров

 

Практические примеры подготовлены на основе сведений о реальных месторождениях и проектах, однако с целью защиты конфиденциальной информации некоторые данные были изменены.

Проект «А» — небольшое месторождение драгоценных металлов в Южной Америке, на котором имеется сопутствующий карьер, примыкающий к основному производственному участку. Месторождение расположено в горном районе, рудное тело простирается по крутому горному склону ко дну долины. Вследствие топографии и формы залегания коэффициент вскрыши быстро увеличивается для карьеров бо́льшего размера.

На рис. 3 представлены результаты оптимизации проекта с выделением двух групп карьеров по размеру. Объем горных работ на малых карьерах составляет 20–40, на крупных — 40–70 млн т горной массы. Разработка карьера осуществляется в долине, а на склоне не начинается до тех пор, пока цена золота не выйдет на определенный уровень. После начала работ по склону размер объекта значительно увеличивается.

 

Рис. 3. Добыча руды и пустой породы на проекте «А»
Рис. 3. Добыча руды и пустой породы на проекте «А»

 

Была рассчитана приведенная стоимость каждого варианта карьера, результаты приведены на рис. 4. ЧПС малого карьера оценивается в 215, крупного — 225 млн долл. Разница между ними с экономической точки зрения несущественная, лежит в пределах погрешности. В компании приняли решение построить крупный карьер, чтобы обеспечить рудой действующую фабрику на более длительный срок (12 лет по сравнению с 6 годами для малого карьера).

 

Рис. 4. Приведенная стоимость проекта «А»
Рис. 4. Приведенная стоимость проекта «А»

 

Проект «Б» — месторождение цветных металлов в одной из африканских стран. Расположено на сравнительно ровном участке, угол падения рудного тела составляет 80°. По результатам анализа оптимизации, необходимость резкого увеличения размера карьера в зависимости от повышения цен на полезное ископаемое выявлена не была. С расширением контура коэффициент вскрыши постепенно увеличивается, растет стоимость объекта вследствие перехода к разработке более качественных руд и широких зон рудного тела на глубине. Как итог, соблюдается баланс между повышением цены разрабатываемого материала, расходами и увеличением коэффициента вскрыши в процессе расширения карьера.

На рис. 5 изображена диаграмма зависимости объемов горных работ, выраженных через руду и пустую породу, от различных факторов дохода. Рис. 5 показывает, что при увеличении размера карьера значительно возрастает объем разработки пустой породы. Тем не менее по причине равномерного роста коэффициента вскрыши однозначно разграничить крупные и малые карьеры нельзя.

 

Рис. 5. Добыча руды и пустой породы на проекте «Б»
Рис. 5. Добыча руды и пустой породы на проекте «Б»

 

Результаты анализа потока денежных средств относительно различных размеров карьера представлены на рис. 6. По оси Y указаны значения дисконтированного потока денежных средств; по X — размер карьера; тремя кривыми обозначены минимальная, максимальная и средняя приведенная стоимость карьера. Стоимость увеличивается по мере перехода к варианту №25, после чего общее значение стоимости больше не меняется. Причин этому две: во-первых, повышенный коэффициент вскрыши, во-вторых, влияние ставки дисконтирования.

 

Рис. 6. Приведенная стоимость проекта «Б»
Рис. 6. Приведенная стоимость проекта «Б»

 

Фабрика и инфраструктура на объекте уже имеются и функционируют. Основные капитальные средства вкладываются в закупку горнодобывающего оборудования и расширение хвостохранилища. Поскольку такие средства на рис. 6 не учитываются, требуемый объем капитала для крупного объекта (после варианта №25) начинает снижаться.

Крупный карьер позволяет как минимум на два года (а возможно и на пять лет) увеличить срок эксплуатации месторождения. Вместе с тем такому варианту сопутствует необходимость приобретения нового, более мощного оборудования. Владельцы предприятия приняли решение построить малый карьер дабы избежать дополнительных расходов на модернизацию основных фондов. Также они полагали, что возникновение производственных рисков, в частности связанных с контролем эксплуатационных расходов, на малом карьере окажутся не столь вероятными.

Риск строительства малого карьера в данном случае состоит в том, что дальнейшее расширение осуществить будет крайне сложно вследствие возможного нарушения процесса снабжения фабрики сырьем, обусловленного изменением позиции компании и увеличением размеров карьера в будущем.

Риск строительства крупного карьера в свою очередь состоит в том, что в случае приобретения большого парка горной техники и снижения цен на металл полноценная разработка запасов руды месторождения себя не окупит (в такой ситуации малый карьер рентабельнее). В то же время, чтобы сохранить возможность увеличения производительности, крупномасштабное открытое освоение месторождения следует начинать как можно раньше. Иначе говоря, если цены на сырье начнут расти или даже останутся на прежнем уровне, после разработки малого карьера и начала разработки крупного процесс снабжения сырьем фабрики нарушится.

 

Выводы

 

В горнодобывающей промышленности нет единого, общепринятого подхода к анализу и определению предельного контура карьера. Каждый объект требует индивидуального рассмотрения. В первую очередь изучаются технические особенности, а затем, если предыдущий этап дал положительные результаты, экономические, экологические и социальные показатели. Такой метод позволяет не затрагивать ряд деликатных аспектов, способных нанести ущерб деятельности предприятия вследствие некачественного технического проектирования открытой разработки. Настоятельно рекомендуется использовать такое аналитическое средство определения предельного контура карьера, как стратегическое планирование. При этом расчеты и анализируемые факторы для новых рудников будут отличаться от проектов для уже действующих предприятий.

 

Благодарности

 

Автор благодарит Боба Маккарти (инженер-консультант) за потраченные время и усилия и Гранта Карлсона (инженер-консультант) за рецензирование статьи. Также благодарность выражается SRK Consulting за помощью в подготовке статьи.

 

Литература

 

W.Hustrulid and M. Kuchta, 2006, Open pit Mine Planning & Design, pages 493-494. ■


-1+0
Просмотров статьи: 1047, комментариев: 4       

Комментарии, отзывы, предложения

Генералов В.И., 17.05.20 09:46:35 — Автору, Магадан

Читатель Магадан в параллельных ветках весьма сомневается в необходимости геологического изучения при разведке и эксплуатации месторождений. Многие, как и Магадан, также считают, что только опробование может решить все вопросы. Эта статья затрагивает и эту проблему.

В целом статья очень хорошая. Она пропагандирует идеологию кодекса JORC в части учета модифицирующих факторов (экология, охрана труда, количество и качество техники, профессионализм кадров, текущая стоимость сырья, наличие и движение капитала и прочие факторы).

Но обратите внимание! Главный консультант уважаемой фирмы SRK Consulting (Канада) Ануш Ибраими ставит на первое место «сырьевую базу» из числа самых важных критериев, влияющих на выбор размера карьера. Эта «сырьевая база» есть ничто иное, как совокупность конкретных рудных тел в составе рудных зон, которые образуют структурный рудный каркас месторождения. Все вычисления по «оптимизации карьера» будут иметь реальный смысл, если рудные тела считать «естественными геологическими образованиями», выявленных на основе комплексного изучения «ненарушенного каменного материала» (керна), как я предлагаю в своих статьях и комментариях, а не «ёжиками в тумане» - продуктами шламового опробования скважин в будущих маркшейдерских блоках отработки.

Рудные тела, как естественные геологические образования, конкретны и статичны в геологическом пространстве. А маркшейдерские блоки отработки – искусственны и зависят от уровня сознания составителей трехмерных блочных моделей. Насколько будут точно оконтурены рудные тела в пространстве, настолько оптимальными будут расчеты будущего контура карьера.

Брат, 17.05.20 21:29:29 — Генералов В.И., 17.05.20

Думаю, читатель Генералов В.И. ошибается; сомнения в необходимости геологического изучения при разведке месторождений у людей, профессионально занимающихся горно-геологической проблематикой, обычно не возникают. А вот сомнения в необходимости геологического изучения при эксплуатации месторождений - случаются, и не столь уж редко.

В целом (на мой, разумеется, взгляд) позиция читателя Генералова В.И., изложенная в его статьях и комментариях, оставляет двойственное впечатление. Разумеется, ненарушенный каменный материал предпочтительней бурового шлама. Да, рудные тела, как естественные геологические образования, конкретны и статичны в геологическом пространстве. Но результаты изучения скважин (керновых ли, шламовых ли) и сделанные на их (результатов) основе выводы в равной мере являются "ёжиками в тумане", описывающими не сами рудные тела, а наше представление о них, определяемое, понятно, уровнем сознания составителей.

При этом предположение читателя Генералова В.И. об искусственности уровня сознания составителей трехмерных блочных моделей и естественности его, Генералова В.И., уровня сознания не представляется мне убедительным.

Магадан, 18.05.20 02:00:42 — Генералов В.И.

Ваши предложения изучать геологию и применять РФА - понятны, и я их поддерживаю. Но прежде, чем проектировать карьер, я бы предпочел данные нормального пробирного анализа и золото в пробах. Пусть это будет шламовое опробование, но с золотом.

В статье хорошо перечислены трудности проектирования карьеров и многие факторы, которые надо учитывать. Поэтому исходные данные в основе проектирования должны быть максимально надежными. А то вашей геологии и идеологии карьер можно сделать слишком большой и получить разубоживание руды. Кто будет отвечать? "Риск строительства крупного карьера в свою очередь состоит в том, что в случае приобретения большого парка горной техники и снижения цен на металл полноценная разработка запасов руды месторождения себя не окупит"

Соболев А.О. , 18.05.20 09:42:31 — всем

Статья конечно полезная в смысле "ликвидации безграмотности ", но многие современные компании и мы, в том числе, всё это давно используют. Ещё в 2014 году была опубликована статья наших сотрудников Е. Зенкевича и О.Бойкова "Применение современных методов горного моделирования и оценки бизнеса для принятия решений в условиях неопределенности в золотодобывающей отрасли на примере Озерновского месторождения" . Недропользование XXI век, №5, 2014 . стр. 88-92

Уважаемые посетители сайта! Пожалуйста, будьте как дома, но не забывайте, что в гостях. Будьте вежливы, уважайте родной язык и следите за темой: «Контур карьера — как определить идеальный размер?»


Имя:   Кому:


Введите ответ на вопрос (ответ цифрами) "три прибавить 8":