Комплексная система управления качеством руды в условиях реального горнодобывающего предприятия

Мальцев Е. Н., гл.спец. отдела геологии НИИПИ ТОМС (Санкт-Петербург)

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.

 

Об авторе


-0+0
Просмотров статьи: 892, комментариев: 42       

Комментарии, отзывы, предложения

СНС, 27.07.18 11:46:51 — Андрей, 27.07.18

Изменчивость оруденения зависит от уровня наблюдения, при мелких пробах она высокая, а чем больше пробы, тем она ниже.

Посмотрите на технику:

- Компания Epirоc представила новый производительный самосвал с шарнирно-сочлененной рамой для подземной добычи Minеtruck MT2200, грузоподъемностью до 22 т.

- Новый подземный самосвал Sаndvik TH545i, грузоподъемностью 45 т, с функциями интеллектуального управления разработан с целью повышения эффективности транспортировки горной массы. Чтобы сохранить скоростные характеристики машины при повышенной нагрузке, мощность двигателя увеличили до 450 кВт.

Какую методику эксплоразведки вы предлагаете при такой скорости отработки? Сколько проб и каких? Какую надо лабораторию для анализа проб?

Многие люди любят позу страуса. Мне, в принципе, все равно, в какой позе кто живет, просто спросил ваше мнение.

Андрей, 27.07.18 12:23:58 — СНС

Все зависит от ценности компонента, изменчивости оруденения, группы сложности месторождения. А не от производительности техники. Так как если будете ориентироваться только на производительность техники, то экономика у вас может сильно просесть. И получите к тому же неподтверждение запасов.

Брат, 27.07.18 13:04:51 — Андрей, 27.07.18

Хочу дополнить о производительности техники. Она, разумеется, влияет на наши представления об изменчивости руды ли, песков ли, поскольку определяет масштаб выемочной единицы, применительно к которой должна быть оценена изменчивость параметров и обеспечена надлежащая сходимость результатов. Вы же, на мой взгляд, говорите об изменчивости оруденения вообще, вне связи с текущей производственной деятельностью горного предприятия, которой посвящена обсуждаемая статья.

Мальцев, 27.07.18 13:07:48 — СНС

Кинули названия 2-х экскаваторов - это не серьезно .

Опыт практического применения автоматической технике на реальном руднике без эксплоразведки - возможно убедит

Андрей, 27.07.18 13:21:39 — Брат

Если будете только на это ориентироваться, то получите неотход по месторождению.

Брат, 27.07.18 13:45:17 — Андрей, 27.07.18 13:21:39

Что значит "только на это"? Я говорю, что от производительности добычной техники зависит размер выемочной единицы и наши с вами представления об изменчивости полезного ископаемого в данном геометризованном объеме. Имеете, что возразить?

Андрей, 27.07.18 15:05:11 — Брат

Конечно есть, что возразить. Размер выемочной единицы зависит не только от производительности техники.

Генералов В.И., 27.07.18 18:05:35 — Мальцеву Е.П.

В любых моделях сначала создаются пространственные поверхности рудных тел, к которым потом подбирается ковш экскаватора. И очень плохо, если там не окажется руды. А по каким признакам вы строите эту поверхность? Только по анализам золота вы построите лишь компьютерный образ "не вполне" отражающий действительность. Если золото свободное в кварцевых жилах, то сначала нужно откартировать кварцевый штокверк, хотя бы по коэффициенту кварцевоносности, а уж потом выделять рудное тело. Если золото связано с сульфидами, то сначала надо откартировать сульфидные столбы (зоны) по методам каротажа скважин. Участки пространственного пересечения свободного и сульфидного золота дадут золото-сульфидный тип. По геохимии (теллур, ртуть, и др.) вы выделите бонанцы в пределах жильного штокверка. Дальше не детализирую. А какая ваша первичная база данных? Только содержания? Тогда к действительности вы можете приблизиться только сгущением сети на небольших участках. В Екатеринбурге работает профессор Душин В.А. Он геологов делит на читателей и писателей. Читатели работают в поле и что-то документируют. По окончании вахты они очень хотят прочитать чего они там надокументировали. А писатели сидят в городах (в офисах) создают компьютерные модели по данным записей читателей и затем пишут отчеты с подсчетом запасов. Геолог-документатор должен сам в поле создавать рабочую электронную модель рудного тела и иметь возможность корректировать её непосредственно в процессе буровых работ. Для этого геолог должен знать геологическое картирование, металлогению, рудничную геологию, петрографию, геофизику, геохимию и ещё много чего. В офисе структурный каркас рудного тела можно только только уточнять лабораторным данным. В прошлом веке такие системные знания давали ВУЗы. А сейчас в основном клиповое мышление и компьютерное моделирование. В этом вся проблема.

Владимир , 27.07.18 21:36:14 — Тов Генералов

Посмотрел бы я на зашивающегося на буровой документатора, у которого Лонгир бурит по 100 м за смену, и который бы делал блочку в свободное от работы время под одеялом на ночь глядя

Маниловщина это все.

Брат, 27.07.18 23:10:16 — Андрей, 27.07.18 15:05:11

Славное возражение! От чего ещё?

Генералов В.И., 28.07.18 10:02:58 — Владимиру

Когда знаешь и умеешь, все легко и просто. Ещё надо организовать работу. У нас геологи сопровождают Лонгиры. На 2 станка работают 4 геолога + геофизик-каротажник+ распиловшик керна. Рудные зоны выделяем в процессе документации на геологических колонках Strater. В состав работ входит вынесение в натуру устьев скважин, ориентация бурового станка, контроль за выходом и укладкой керна, приемка керна, фото керна, геологическая документация, 5 видов каротажей, РФА - промер керна на 40 элементов, выделение рудных зон, керновое опробование, составление электронной базы данных, построение рабочего разреза и плана в ArcGis и многое ещё чего. 1500-2000 м на станок в месяц. Отставания нет. Могу выслать фото как мы работаем. В журналах № 7,8,12 за 2016 опубликованы статьи по применению РФА и комплексированию работ на рудное золото. В июльском номере журнала за 2018 г выйдет статья по разведке глубокозалегающей россыпи. Там есть фото керна, шаблон колонки и описана методика работ.

999, 28.07.18 19:02:40 — Генералов В.И

У Вас по россыпи большой водоприток?

Андрей, 28.07.18 21:21:02 — Брат

Вначале необходимо определить контуры и условия залегания рудного тела и лишь после этого выбирается система разработки, производительнось и соответственно техника. Но никак не наоборот

Брат, 28.07.18 21:49:50 — Андрей, 28.07.18 21:21:02

Вначале, уважаемый Андрей, действительно необходимо. А вот затем мы должны отдавать себе отчет, что для площади, к примеру, выемочной единицы в две тысячи метров квадратных с металлом может случиться решительно что угодно. А для площади, скажем, двести тысяч квадратных метров реализуются фоновые характеристики продуктивности объекта и характер изменчивости параметров будет совершенно иной.

Магадан, 29.07.18 01:24:23 — Генералов В.И., 27.07.18

Вы хорошо написали про геологические критерии выделения рудных тел. Но для золота используют пробирный анализ, ГКЗ тоже верит только ему, а уж горняки точно не пойдут туда, где есть критерии, но по пробирному анализу нет золота.

Так что в этом отношении ваша рекомендация Мальцеву вряд-ли поможет. Но технология у вас интересная.

Генералов В.И., 29.07.18 18:30:54 — Магадан

Геолог "умеет руду дорогую отличить от породы пустой", иначе он не геолог. По полевому комплексу методов (геология, геофизика, геохимия) мы в ходе робот выделяем рудные зоны. Рудные зоны это геологические тела, имеющие границы, свой петрографический (минеральный) состав и определенные взаимоотношения с вмещающими породами. Вот этот рудный каркас геолог и картирует в ходе полевых работ. Кто занимался геологической съемкой, тот знает приоритет натурных наблюдений (зарисовки, фото) при картировании геологических комплексов. Опробование производится в пределах рудных зон. Это всего лишь десятки проб, а не многие тысячи при бездумном "тотальном опробовании" всего выбуренного керна. Все отобранные пробы должны пройти "настоящий" пробирный анализ (2 навески минимум по 50 г) и промывку хвостов на крупное золото. После этого выделяем рудные тела в пределах откартированных рудных зон. У ГКЗ не будет возражений. Сейчас при "тотальнм опробовании" используется порочная практика дешевого массового ААА на золото (навеска 10 г) и если что-то покажется, то пробы заверяются пробирным анализом (1 навеска 50 г). Дальше читайте работы Иргиредмета по представительности опробования и вероятности обнаружения рудных тел.

Магадан, 30.07.18 02:08:51 — Генералов В.И., 29.07.18

Спасибо за обстоятельный ответ. Картина очень красивая.

Мальцев, 30.07.18 10:54:27 — Генералов В.И.

Владимир Иванович, за что же так не любите рудничных геологов и тех, кто им помогает?! Мы же с вами делаем одно дело, но каждый по своему в соответствии с существующей стадийностью изучения руды. Несомненно, кто занимается геологической съемкой, для того приоритет натурных наблюдений (зарисовки, фото) при картировании геологических комплексов, а для того, кто эксплоразведкой – приоритет -данные экспресс-аналитики обработанные с помощью компьютерной модели. И в каждом случае своя информационная база первичных данных, на основе которой получается выходная продукция (опять же у каждого своя – геологическая карта или металл по афинажке )

А что касается применяемых методов мы не зацикливаемся только блочной моделью, причем построенной только по содержанию металла. В блочке успешно интерполируются : литология, минсостав, физсвойства, показатели извлечения, фазовый состав… При этом данные модели не истина, а лишь необходимая информация на основе которой геолог может сделать обоснованные решения и расчеты. И арсенал методов построения моделей тоже очень разный: это и, например, имплицитное моделирование в Leapfrog и факторный, регрессионный, дискриминантный анализ в Statistica и различные методы построения изолиний…С другой стороны, в горно-геологических системах предлагается мощный инструмент, обеспечивающий не только быстрое и точное выполнение всех процедур традиционного ручного подсчета, но и, главное, трехмерность построений геологических и подсчетных моделей с широкими возможностями многовариантности (об этом кстати вскоре планируется отдельная статья)

Обсуждаемая статья была посвящена проблеме классификации Руда/Порода в процессе ДОБЫЧИ, и в этом случае ничего лучше данных экспресс-аналитики обработанных с помощью компьютерной модели еще не придумано. Разумеется опробование и экспресс-анализ является не тотальным, а в пределах зон выделенных с учётом всего комплекса геологических методов.

И конечно приятно было вспомнить Душина Владимира Александровича, как человека и профессионала! с которым пришлось когда-то поработать студентом на практике… Спасибо !

Генералов В.И., 30.07.18 17:04:01 — Мальцеву Е.П.

В прошлом веке был институт участковых геологов. Они всю жизнь работали на одном месте от поисков до добычи и в совершенстве знали объект. Если участковый геолог покидает объект, то он уносит с собой 70% информации. Я знаком с одним из таких участковых геологов. Это Лаптев Юрий Иванович, тоже ученик Душина В.А. Сейчас он главный геолог ОАО "Далур". Там идет добыча и проблем с блочными моделями нет. Рудничную геологию нам преподавал Альбов по учебникам Крейтера, Каждана и не только их. Рудничным геологам - нижайший поклон и уважение. Все остальное уже высказал выше.

Мальцев, 31.07.18 08:32:42 — Генералов В.И.

Хм, с точки зрения руководителя конечно хотелось бы иметь при себе участкового геолога, который всю жизнь работает на одном месте от поисков до добычи и в совершенстве знает объект, но поработав 5 лет участковым геологом на м. Бамское ( Амурской области) от поисков до добычи, не хотел бы я посвятить этому ВСЮ СВОЮ жизнь и не узнать столько всего нужного, важного и интересного, с чем связана работа офисного (камерального) геолога (тот арсенал современных технологий, что лишь частично перечислен в предыдущем комменте) . Считаю, что перейти от сбора первичной информации к ее обработке – это рост и развитие. А совмещать в одном лице и то (участковый геолог) и другое (специалист по моделированию) – это пока что фантастика.

Но что-то мы совсем ушли от темы, в «разговоры за жизнь». Главное, что постояннодействующая модель контроля качества нужна, а уж кто будет делать - это 2-й вопрос. Предлагаю закрыть эту тему

До новых тем и идей …

Уважаемые посетители сайта! Пожалуйста, будьте как дома, но не забывайте, что в гостях. Будьте вежливы, уважайте родной язык и следите за темой: «Комплексная система управления качеством руды в условиях реального горнодобывающего предприятия»


Имя:   Кому:


Введите ответ на вопрос (ответ цифрами) "одиннадцать прибавить 3":

подписаться на комментарии