Разработка метода оптимизации бортового содержания при освоении сложноструктурных рудных месторождений

Актуальность работы. Для экономической оценки рудных месторождений и проектирования их освоения традиционно используют единое значение бортового содержания полезного компонента (далее бортового содержания), с помощью которого оконтуривают балансовые запасы полезных ископаемых и определяют промышленную их ценность. Величина бортового содержания устанавливается по средним параметрам месторождений.

Анализ современного состояния фонда разведанных и эксплуатируемых рудных месторождений по России и странам СНГ свидетельствует, что почти все залежи цветных, редких, благородных и значительная часть черных металлов представлены рудными телами со сложным внутренним строением, не имеющих четких контактов с вмещающими породами, весьма изменчивой морфологией с невыдержанными элементами залегания, крайне неоднородными количественными и качественными характеристиками запасов. В таких условиях неприемлема усредненная характеристика запасов месторождения и технико-экономических показателей производства при установлении кондиций на минеральное сырье.

Одним из важнейших направлений рационального и комплексного освоение сложноструктурных рудных залежей является применение дифференцированного подхода к установлению величины бортового содержания по отдельным выемочным участкам и периодам освоения месторождений. Однако этому препятствует недостаточная разработанность теоретических и методических основ оптимизации бортового содержания месторождений сложной структуры применительно к сложившейся практике проектирования и условиям недропользования. Поэтому разработка автоматизированного метода оптимизации дифференцированного определения бортового содержания по выемочным участкам с учетом динамики развития горных работ на месторождении в рыночной экономике представляется весьма актуальной задачей.

Целью исследования является разработка метода оптимизации дифференцированного установления бортового содержания при освоении сложно-структурных рудных месторождений.

Идея работы заключается в использовании установленных закономерностей влияния природных, технологических и экономических параметров на величину бортового содержания по выемочным участкам месторождения с учетом динамики развития горных работ.

Основные задачи исследований:

— обоснование подхода к дифференцированному определению оптимального значения бортового содержания сложноструктурных рудных залежей;

— исследование взаимосвязей между геологическими, технологическими и экономическими параметрами в оптимизационной системе определения бортового содержания;

— разработка модели и алгоритма оптимизации дифференцированного определения бортового содержания;

— проведение вычислительного эксперимента и установление оптимального бортового содержания в условиях сложноструктурного рудного месторождения.

Методы исследования. В качестве основного метода исследования принято динамическое программирование. В сочетании с ним использованы методы анализа, научного обобщения теоретических исследований, математической статистики и технико-экономических расчетов.

Научные положения, представленные к защите:

1. Высокая изменчивость сложноструктурных залежей, множество горногеологических параметров, различие ценности и обогатимости руд определяют необходимость дифференцированного подхода к оптимизации бортового содержания на стадии проектирования освоения месторождения в зависимости от масштаба производства и календарного развития горных работ.

2. Оптимальное оконтуривание сложноструктурных залежей по бортовому содержанию достигается на основе разработанного комплекса экономикоматематических моделей, отражающих взаимосвязь дисконтированного дохода с природными характеристиками выемочных участков месторождения, производственной мощностью предприятия, сроком его строительства, параметрами и показателями технологии горных работ и обогащения, конъюнктурой рынка.

3. Дифференцированное определение оптимального значения бортового содержания в различные периоды освоения месторождения обеспечивает максимальную эффективность и полноту извлечения запасов полезных ископаемых на протяжении всего срока деятельности горнорудного предприятия.

Достоверность научных положений обеспечивается применением результатов эмпирического анализа законов распределения содержания полезных компонентов на месторожденияхстатистической обоснованностью зависимостей, адекватно отражающих условия формирования технико-экономических показателей производства по вариантам оконтуривания рудных залежей, производственной мощности предприятия, технологии добычи и переработки рудыапробацией разработанного метода оптимизации бортового содержания на двух золоторудных месторождениях.

Научная новизна исследований:

1. Выдвинута и проработана идея подхода к дифференцированному определению оптимального значения бортового содержания на стадии экономической оценки рудных месторождений и проектирования их освоения.

2. Установлены аналитические зависимости запасов руды, среднего содержания полезного компонента и мощности рудного тела месторождения от величины бортового содержания.

3. Выявлены закономерности формирования технико-экономических показателей (капитальных и эксплуатационных затрат, качества и полноты извлечения запасов при добыче, извлечения при переработке, срока строительства предприятия и эксплуатации месторождения) при разных схемах оконтуривания и технолого-организационных моделях освоения месторождения.

4. Установлено, что дифференцированное определение оптимального значения бортового содержания на рудных месторождениях с различными природными характеристиками отдельных выемочных участков обеспечивает максимальную эффективность и полноту извлечения запасов полезных ископаемых из недр.

Практическая значимость работы состоит в разработке метода оптимизации дифференцированного определения бортового содержания по выемочным участкам месторождения и параметров горнотехнической системы, позволяющей максимизировать эффект от промышленного использования запасов минерального сырья за весь период деятельности рудника.

Личный вклад автора. Дана оценка современному состоянию теории и практики установления кондиций на минеральное сырьеразработан оптимизационный метод дифференцированного определения бортового содержания по выемочным участкам и периодам освоения месторождения и технолого-организационных параметров производства в единой горнотехнической системеразработана программная реализация метода.

Реализация рекомендаций. Основные положения диссертации переданы к использованию при определении оптимальных контуров отработки запасов полезных ископаемых для двух золоторудных месторождений (Талдыбулак Левобережный и Макмал) Кыргызской Республики.

Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 9 статьях.

Апробация диссертации. Результаты работы докладывались на конференциях: «Проблемы экономики и менеджмента в переходный период» (Бишкек,.

2002 г.) — «Экологические проблемы освоения минерально-сырьевых ресурсов гор Тянь-Шаня» (Бишкек, 2002 г.) — «Недра гор Кыргызстана — народу» (Бишкек,.

2003 г.) — «Неделя горняка — 2004» (Москва, 2004 г.) — «Наукоемкие технологии добычи и переработки полезных ископаемых» (Новосибирск, 2005 г.) — «Фундаментальные проблемы формирования техногенной геосреды» (Новосибирск, 2006 г.).

Автор считает своим долгом выразить глубокую благодарность научному руководителю доктору технических наук A.M. Фрейдину за научно-методическую помощь и практическую оценку выполненной работы, доктору технических наук, профессору Н. В. Дронову, заложившему необходимые теоретические и методические основы диссертации, а также сотрудникам лаборатории подземной разработки рудных месторождений ИГД СО РАН за ценные замечания, высказанные при обсуждении результатов работы.

Автор выражает признательность академику HAH КР И. Т. Айтматову и член-корреспонденту HAH КР К. Ч. Кожогулову за постоянное внимание и содействие в выполнении работы.

Основные результаты исследований заключаются в следующем:

1. Обоснована идея подхода к дифференцированному определению оптимального значения бортового содержания на стадии экономической оценки рудных месторождений и проектирования их освоения.

2. Установлены аналитические зависимости количественных, качественных и геометрических характеристики запасов месторождения от величины бортового содержания.

3. Выявлены закономерности формирования технико-экономических показателей (капитальных и эксплуатационных затрат, качества и полноты извлечения запасов при добыче, извлечения при переработке, срока строительства предприятия и эксплуатации месторождения) при разных схемах оконтуривания и технолого-организационных моделях освоения месторождения.

4. Исследовано влияние значения бортового содержания на принятие технолого-организационных решений и параметров освоения сложноструктурных рудных месторождений. Обосновано, что величина бортового содержания, в свою очередь, зависит от технологических параметров горного производства.

5. Разработан метод оптимизации бортового содержания сложноструктурных рудных месторождений. Последовательное многовариантное вычисление моделей расчета значений дисконтированного дохода в период строительства рудника и по различным этапам эксплуатации месторождения, а также чистого дисконтированного дохода за весь жизненный цикл проекта позволяет раскрыть внутреннюю логику оптимизационного метода дифференцированного определения бортового содержания и упростить расчетный аппарат.

6. Расчетами выявлены оптимальные значения бортового содержания в различные периоды отработки золоторудного месторождения Талдыбулак Левобережный. Это обусловлено конкретными природными характеристиками запасов полезного ископаемого по вариантам оконтуривания, принятой технологии добычи и переработки руды для разных выемочных участков месторождения.

7. Установлено, что при годовой производительности рудника в диапазоне 800 тыс. — 1000 тыс. тонн в год оптимальное значение бортового содержания находится в диапазоне от 2,0 до 3,0 г/т в зависимости от этапа и технологии отработки месторождения Талдыбулак Левобережный.

8. Сравнительная оценка показателей отработки месторождения Талдыбулак Левобережный по существующему и рекомендуемому методам оптимизации бортового содержания показала, что дифференцированное оконтуривание запасов по отдельным выемочным участкам залежи повышает чистый дисконтированный доход более чем на 10 млн у.е., увеличивает долю балансовых запасов руды на 0,95 млн. т и продлевает срок работы предприятия.

9. Применение рекомендуемого оптимизационного метода определения бортового содержания рудных месторождений сложной структуры обеспечивает повышение их экономического потенциала и инвестиционной привлекательности.

Заключение

.

В диссертации, являющейся научной квалификационной работой, дано решение актуальной задачи, состоящее в разработке метода оптимизации дифференцированного определения бортового содержания рудных месторождений сложной структуры, обеспечивающей рациональное и эффективное освоения запасов полезных ископаемых, что имеет существенное экономическое значение для горнорудной промышленности.