Применение геоинформационных технологий в практике проектирования горных работ на алмазосодержащих месторождениях АК «АЛРОСА»

С 2001 г., впервые в подобных условиях, на террасовой части данной россыпи осуществляется эксплуатация комплекса поточной технологии на базе роторно-ковшового земснаряда РКЗС 350-16Е фирмы «Ньюман» с подачей песков на БОФ.

Достаточно высокие показатели использования роторно-конвейерного комплекса и роторно-ковшового земснаряда, в сочетании с качественной реализацией основных ресурсосберегающих положений эксплуатации россыпи, дают основание утверждать. что данное сочетание оборудования можно квалифицировать как успешно адаптируемую к условиям крупного россыпного месторождения мобильную геотехнологию.

В результате укрупненного анализа основных

используемых и перспективных способов отработки сложноструюурных глубокозалегающих обводненных россыпных месторождений определены возможные направления конструирования и обоснования рациональных сочетаний применяемых геотехнологий для многоуступной отработки месторождения со схемами выемки как выше, так и ниже уровня воды.

Реализация технологии ресурсосберегающего освоения месторождений Севера позволит резко повысить их геолого-технологический потенциал, кратно поднять производительность труда, добиться существенного снижения объемов вредных выбросов в окружающую среду, уменьшить потребление земельных и водных ресурсов.

УДК 55:622.345

Применение геоинформационных технологий в практике проектирования горных работ на алмазосодержащих месторождениях АК «АЛРОСА»

В.Ф. Колганов, А.Н. Акышев, В.И. Хон

В институте «Якутнипроалмаз» АК «АЛРОСА» разработана геоинформационная система, позволяющая создавать базу данных, проводить геостатистический анализ и геолого-математическое моделирование, на основе созданных моделей производить оценку месторождения и геологических блоков, оптимизировать параметры карьера с определением конечной глубины отработки, а также производить оценку технико-экономического риска на этапе проектирования. Одним из возможных применений созданных моделей кимберлитовых месторождений по физико-механическим свойствам является возможность оптимизации параметров буровзрывных работ.

The Research and Development Institute "Yakutniproalmaz" ofALROSA Co. Ltd., has designed a geoinformation system. The system allows developing database, carrying out geostatistical analysis and geological and mathematical modeling and on a basis of developed models it gives an opportunity to evaluate deposits and geological blocks, optimize the open pit's parameters with the defining of a final mining depth, and evaluate technical and economic risks at the design stage. The possible application ofkimberlite deposits' models on the basis of physical-mechanical characteristics is an optimization of the drilling and blasting operations.

В течение последних лет в АК «АЛРОСА» успешно внедряются новые компьютерные технологии, позволяющие более качественно проводить работы при оценке месторождений, проектировании, оптимизации конечных контуров карьера,

КОЛГАНОВ Виталий Федорович, зав. лабораторией института «Якутнипроалмаз» АК «АЛРОСА», к.г.-м.н.; АКИШЕВ Александр Николаевич, нач. отдела института «Якутнипроалмаз» АК «АЛРОСА», к.т.н.;

ХОН Вячеслав Иванович, зав. сектором института «Якутнипроалмаз» АК «АЛРОСА»

планировании работ и оценке экономической эффективности отрабатываемых и планируемых к отработке месторождений. Особенно важной задачей является достоверная оценка всех параметров месторождения, дающих возможность надежно проводить геолого-математическое моделирование.

В институте «Якутнипроалмаз» АК «АЛРОСА» разработана геоинформационная система, позволяющая создавать базу данных, проводить геостатистический анализ и геолого-математическое моделирование, на основе созданных моделей

производить оценку месторождения и геологических блоков, оптимизировать параметры карьера с : определенней конечной глубины отработки, прогнозировать геометрию рудного тела и распреде-гние содержаний алмазов, а также производить оценку технико-экономического риска на этапе проектирования.

Каждое месторождение полезных ископаемых, разрабатываемое открытым способом, обладает набором некоторых объективных характеристик, которые должны быть вскрыты и изучены в процессе предпроектных исследовательских и проектных работ. Геометрический анализ карьерного поля проводится на начальных стадиях изучения процесса разработки месторождения. С его помощью определяются закономерности изменения объемов и качества полезного ископаемого, вовлекаемого в разработку, объемов вскрышных работ, ожидаемых укрупненных технико-экономических показателей в зависимости от положения контуров карьера и порядка развития его рабочей зоны. В результате анализа устанавливаются области экономически эффективной открытой разработки, предпочтительные направления и последовательность отработки запасов, общий порядок развития горных работ, которые затем уже уточняются и конкретизируются с учетом технологии горных работ, схем вскрытия, организации грузопотоков, работы горно-транспортного оборудования и т.д. Уникальность горно-геологических объектов и присущая им неопределенность функционирования предъявляют повышенные требования к построению адекватных математических моделей этих объектов, формализованному математическому описанию горно-геометрических задач и разработке оптимизационных методов их решения с целью наиболее полного выявления объективных характеристик месторождения, разрабатываемого открытым способом.

Определение наиболее выгодных, с экономической точки зрения, контуров карьеров является одной из наиболее важных проблем горно-добываю-щей промышленности. Целью применения оптимизационных методов на основе геолого-матема-тических моделей кимберлитовых месторождений является установление обоснованных границ карьеров, кондиций на руду и последовательности отработки ее запасов. При проведении оптимизации математическая модель месторождения формируется по данным геологической разведки исходя из технологических требований добычи и переработки полезного ископаемого с использо-

ванием разработанных теоретических основ моделирования. Методика оптимизации параметров карьера была разработана и уточнена на кимберлитовых месторождениях, находящихся в эксплуатации АК «АЛРОСА». При этом на основе построенной экономической модели месторождения рассчитывается оптимальный вариант конечного контура карьера.

Стадия оптимизации является необходимой перед детальным проектированием каждого карьера, а также время от времени в процессе горных работ для уточнения стратегии их развития или при изменении базовых экономических показателей предприятия.

При проектировании отработки кимберлитовых месторождений открытым либо подземным способом всегда существует некоторая доля технико-экономического риска, значение которой зависит от многих факторов, включающих погрешность определения контуров рудного тела, точность оценки среднего содержания алмазов, ценность алмазного сырья, колебание цен на мировом рынке, темпы инфляции и т.д. Все эти величины можно рассматривать как случайные факторы, оказывающие влияние на результат проекта.

Созданный проект является в принципе прогнозом, который показывает, что при определенных значениях исходных данных могут быть получены расчетные показатели эффективности и рентабельности производства. Тем не менее существует необходимость определения величины риска, поскольку даже незначительное изменение исходных данных может привести к совершенно неожиданным результатам, так как успех реализации проекта зависит от множества переменных величин, которые вводятся в описание в качестве исходных данных, но в действительности не являются полностью контролируемыми параметрами. Необходимо считаться с тем, что при существующих объемах и методах разведочных работ на месторождениях имеется риск неподтверждения запасов. В современных экономических условиях этот риск полностью лежит на инвесторе, и неподтверждение запасов может нанести ему экономический ущерб. В такой ситуации полезно заранее оценить достоверность разведки и своевременно отказаться от вложения средств в рискованный проект или предусмотреть дополнительные разведочные или заверочные работы. Таким способом можно исключить риск экономических потерь.

Изученность минерального сырья определяется полнотой геологических и горно-технологических характеристик месторождения.

Суммарная достоверность разведки (запасов) определяется влиянием геологических, методических и технических факторов на достоверность каждого параметра, входящего в формулу подсчета запасов:

х т х (1 х С,

где 0 — запасы алмазов, 5— площадь, т — мощность, й? — объемный вес, С— содержание полезного ископаемого.

В общем случае значение технико-экономического риска на стадии проектирования горно-гео-логических работ на кимберлитовых месторождениях может быть определено:

Р = ф(Рц>Ра>Рв)>

где - вероятности, определяющие

объем рудного тела, оценку содержания алмазов и экономические параметры, соответственно. Таким образом, существует возможность определения общей погрешности подсчета запасов для кимберлитовых месторождений.

Проведенные расчеты по определению степени воздействия случайных факторов на показатели эффективности проекта при отработке кимбер-литового месторождения показывают, что с тех-

нической стороны одним из основных факторов, влияющих на оценку проекта, является подтвер-ждаемость запасов в процессе эксплуатации месторождения. Немаловажным параметром, влияющим на технико-экономические показатели проекта, является средняя стоимость одного карата - величина, которая меняется не только во время эксплуатации месторождения, но и в течение года. Таким образом, при оценке технико-экономического риска проекта, на этапе проектирования, должны быть учтены возможные отклонения от заданных значений по таким параметрам, как:

- геометрия рудного тела,

- содержание алмазов,

- цена за 1 карат.

Для примера влияния технико-экономического риска на срок отработки месторождения на стадии проектирования работ (рис. 1) были рассчитаны значения ЧДД (чистого дисконтированного дохода) и область возможных минимальных и максимальных отклонений. Как видно из приведенного примера, в случае достаточно благоприятных условий и надежных оценок геометрии и запасов рудного тела срок отработки месторождения может быть увеличен на 2,5 года.

Рис. 1. Пример расчета значений чистого дисконтированного дохода для различных сроков отработки месторождения и зона технико-экономического риска

Используя приведенные расчеты, можно определить оценку технико-экономического риска на стадии проектирования горных работ, в общем случае как показатель (в денежном выражении), в пределах которого может быть получен чистый дисконтированный доход при отработке кимберлито-вого месторождения.

Одним из возможных применений созданных моделей кимберлитовых месторождений по физико-механическим свойствам является возможность оптимизации параметров буровзрывных работ. В этом случае модель создается с учетом плотности и крепости вмещающих и перекрывающих горных пород и собственно кимберлитов. При создании

моделей учитываются геологическое строение и литологические разновидности пород, а также типы кимберлитов, слагающих рудное тело, при этом первоначально создается геологическая модель вмещающих и перекрывающих рудное тело горных пород (рис. 2). Модель стро-

ится на основе геологических разрезов, планов, отчетных данных и материалов, полученных в результате бурения геолого-разведочных скважин. Геолого-математическая модель рудных тел формируется с учетом выделенных геологических блоков.

Рис. 2. Блочная геологическая модель рудного тела месторождения тр. «Нюрбинская»

Для более достоверного представления, по данным геологических разрезов, планов и отчетных данных, отстраивается поверхность рудного тела месторождения.

При расчете пространственных координат точек опробования используются файлы координат устьев скважин, файлы инклинометрии, файлы опробования и файлы литологии, где каждой разновидности кимберлитов присваивается свой цифровой код (формализация разновидностей).

Для создания карт взрываемости используются следующие данные:

- модель месторождения;

- каркасная модель фактического состояния карьера;

- каркасные модели ожидаемого состояния карьера на заданный период времени.

Результатом проведенных работ является блочная модель, описывающая физико-механические свойства и геологическое строение месторождения (рис. 3). При расчете физико-механических свойств (плотность, крепость) применяются геостатистические методы.

Рис. 3. Модель рудного тела тр. «Юбилейная» по объемному весу и крепости

ИУДИН

Рис. 4. Модели месторождений по удельному расходу взрывчатых веществ

Набор серий планов по объемному весу, крепости, плотности и типизации пород дает возможность их применения для оптимизации параметров буровзрывных работ. Для этого создается блочная модель месторождения по удельному расходу взрывчатых веществ, учитывающая расчетные значения физико-механических свойств и литологи-ческий состав горных пород и кимберлитов (рис. 4).

Разделение карьерного поля по взрываемости (по удельному расходу ВВ) позволяет применять

дифференцированные, согласно физико-механическим свойствам горных пород, параметры БВР.

Применение компьютерных технологий в проектировании открытой разработки позволяет существенно оптимизировать рабочее пространство карьеров и получить оптимальный баланс, учесть различные варианты отработки месторождения.

Учет технико-экономического риска на стадии проектирования работ дает возможность рассмотреть различные варианты отработки месторождения с точки зрения выбора параметров, оптимизирующих прибыль предприятия.

— ❖ ♦> ♦> —

УДК 622.023.42

Расчет параметров крепи выработки с учетом пластических деформаций

породного массива

М.М. Иудин

Рассмотрено влияние тепловых факторов на формирование пластической области в горных породах. Предложены способы расчета учета пластических деформаций на параметры взаимодействия крепи выработки и породного массива.

Influence of thermal factors on formation of plastic area in a mined rocks is investigated. Ways of calculation of the account ofplastic deformations on parameters of opening timbering developments and mined rocks are offered.

Пластическое деформирование мерзлых пород, ввиду разнообразия типов структуры, текстуры и физико-механических свойств многофазной системы, является сложным явлением для прогнозирования при взаимодействии породного массива с

ИУДИН Михаил Михайлович, с.н.с. ИГДС СО РАН, к.т.н.

крепью горной выработки. Из всех компонентов мерзлой породы наиболее подверженным пластическому деформированию считается лед. Условия протекания деформационных процессов в чистом льде как отдельном твердом теле приводят в зависимости от уровня напряженного состояния к смене механизмов деформирования льда. Наличие большого количества размеров и форм кристаллов