что такое разработка полезных ископаемых
Разработка месторождений полезных ископаемых
РАЗРАБОТКА МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ (а. mining, exploitation; н. Abbau der Nutzmineralienvorkommen; ф. exploitation miniere; и. explotacion de yacimientos) — комплекс взаимосвязанных процессов горного производства по извлечению полезных ископаемых (или полезных компонентов) из недр Земли. Выделяются 4 основных способа разработки месторождений полезных ископаемых: шахтный — с помощью системы подземных горных выработок (см. Подземная разработка месторождений полезных ископаемых); карьерный, или открытый, — с помощью системы открытых горных выработок (см. Открытая разработка месторождений полезных ископаемых); скважинный — с помощью системы эксплуатационных буровых скважин; морской, связанный с работами ниже уровня моря (см. Разработка морских месторождений полезных ископаемых). Традиционно первые два способа применялись для добычи твёрдых полезных ископаемых, скважинный — для жидких и газообразных полезных ископаемых. Благодаря техническому прогрессу с середины 20 века возрастают объёмы добычи твёрдых полезных ископаемых через скважины, ведётся добыча высоковязких нефтей открытым и шахтным способами, перспективной является шахтная добыча тяжёлых нефтей из ранее отработанных скважинами месторождений, высокоминерализованная морская вода становится объектом промышленной переработки для извлечения ценных минералов. Основная цель разработки месторождений полезных ископаемых — обеспечение сырьём, необходимым для промышленного производства и других целей, — в условиях социализма дополняется требованиями возможно более полной выемки полезных ископаемых из недр при минимальных затратах, максимального использования попутных компонентов и эффективной охраны окружающей среды.
Реклама
Содержание понятия разработки месторождений полезных ископаемых расширялось на протяжении нескольких тысячелетий и было связано с совершенствованием орудий труда и горных технологий, увеличением числа видов добываемых из недр Земли полезных ископаемых. Каждой стадии эволюции технологии разработки месторождений полезных ископаемых соответствовали принципиальные нововведения.
В каменном веке наряду с поверхностными выработками типа ям, траншей, канав, рвов появляются подземные копи, вскрытые штольнями, вертикальными, наклонными стволами и комбинацией этих выработок. Начинают применяться разработка с помощью камер, разведочные выработки, огневой метод ведения работ на открытых разработках, а возможно и в подземных условиях, клиновой метод ведения работ, водоотлив, закладка выработок пустой породой, сводчатая кровля и поддержание кровли на целиках, проветривание за счёт естественной тяги.
На стадии металлических горных орудий (век бронзы и раннего железа) объектами массовой подземной разработки становятся залежи руд меди, олова, серебра, свинца, киновари, золота, полиметаллов, железа и др.
На этой стадии возникают горные работы по извлечению крупных каменных монолитов для изготовления строительных блоков, обелисков, мегалитов, астрономических ориентиров и т.п. Крупномасштабные открытые разработки крепких известняков и песчаников в связи со строительством пирамид велись в Древнем Египте (рис. 1).
Для отделения от массива блока геометрически правильной формы по заранее размеченной поверхности прочнейшими каменными шарами, а затем металлическими долотами выдалбливались канавки и вертикальные углубления под деревянные клинья, которые затем обильно поливали водой. Набухая, клинья отрывали монолит от массива. Обработка монолита в блок правильной формы велась на месте добычи. Необходимость перевозки крупных блоков дала толчок зарождению средств карьерного транспорта — катучих барабанов и двухполозных салазок, перемещаемых по каткам. Наряду с масштабной добычей каменных материалов с 6-5-го тысячелетия до н.э. ведется разработка россыпей с улавливанием золотого песка с помощью расстеленных шкур животных, а также примитивная добыча нефти, битума из открытых естественных ёмкостей.
Формируется облик древней рудной шахты (рис. 2), система горных выработок, которой повторяет причудливую конфигурацию рудной залежи (линз, жил, штоков, пластов и т.п.).
В массовом порядке осуществляется искусственное ослабление прочности массива горных пород в подземных условиях путём «пожога» (костёр у забоя) и резкого охлаждения водой разогретых пород, что приводило к растрескиванию массива. Для отвода дыма пробиваются или устраиваются в стволах специальные «дымоходы». Увеличение протяжённости горных выработок и времени их поддержания привело к зарождению приёмов управления устойчивостью выработок с помощью деревянной крепи, сухой кладки из камня и оставлению породных целиков. На ряде шахт ведётся удаление подземных вод путём вычерпывания их кожаными или плетёными вёдрами, бадьями, устройством естественного стока по выработкам, применением т.н. архимедова винта. Для освещения рабочих мест применяют лучины и масляные светильники. Как и прежде, используется исключительно ручной труд на всех процессах разработки.
В эпоху раннего железа технологические приёмы добычи блоков известняка совершенствуются применительно к разработке залежей мрамора. Значительно возрастает число объектов горных разработок на руды меди, железа, золота, серебра, олова, сурьмы, свинца и др. Усложняется конфигурация шахтных горных выработок, увеличивается глубина разработки. Появляются специальные горизонтальные выработки, проходимые в основном по породе на всю длину отрабатываемого рудного тела для облегчения транспортирования руды на поверхность, удобного перемещения горняков к месту работы, проветривания и водоотлива. Для проветривания дополнительно пробиваются с поверхности вертикальные стволы. Зарождается примитивное принудительное проветривание с помощью мехов, приводимых в действие мускульной силой людей или тягловых животных. Такая несложная система из нескольких всасывающих мехов и тканевых трубопроводов позволяла проветривать выработки длиной до 300-400 м. Появляются функциональные горные выработки — очистные, вентиляционные, транспортные, водоотливные. В средневековье вскрытие месторождения осуществляется вертикальными стволами; появляются околоствольные дворы, системы откаточных и вентиляционных выработок (рис. 3).
Общая конфигурация горных выработок шахты принимает архитектурно выдержанный облик. Горное предприятие характеризуется продуманным сочетанием грузопотоков с системой проветривания и водоотлива. Совершенствуется система шахтного подъёма с помощью тягловой силы животных или водяного колеса. Впервые для отбойки пород применяются порохострельные работы (15 век). С увеличением подземной добычи угля (рис. 4) и углублением шахт устанавливается факт наличия в рудничном воздухе метана (1555); внезапные взрывы газовых скоплений в шахтах (фиксируются с 1621) послужили основанием для изучения рудничного воздуха с целью безопасного ведения горных работ.
Возникает подземная разработка залежей каменной соли посредством выработок больших сечений (камер).
На стадии механизации с автономным приводом (в эпоху промышленной революции) с конца 18 века начинается массовая подземная разработка месторождений каменного угля. Главной отличительной особенностью угольной шахты постепенно становятся протяжённые забои по тонким угольным пластам, где впервые механизируется процесс выемки (врубовая машина). Механический привод позволяет усовершенствовать механизмы шахтного подъёма, водоотлива, откатки, отбойки как на угольных, так и на рудных шахтах. Создаются установки для естественного проветривания шахт, что позволило усложнить систему выработок и увеличить их протяжённость. В широких масштабах начинается разработка россыпей (главным образом золота и платины) с применением силы водного потока. Расширяется объём открытой разработки (в основном нагорных месторождений), где транспортировка ведётся в самоопрокидных телегах с помощью лошадиной тяги. Формируется облик карьера как системы открытых горных выработок с ориентированными грузопотоками при массовом использовании ручного труда на выемке и конной тяги на транспорте (рис. 5).
С конца 19 — начала 20 веков определяющую роль в развитии отбойки играют новые взрывчатые вещества. Комплекс буровзрывных работ широко внедряется при разработке твёрдых полезных ископаемых. Возрастают объёмы открытой разработки и производственные мощности карьеров, чему способствует внедрение скважинной взрывной отбойки и, главное, экскаваторов; гужевой карьерный транспорт вытесняется железнодорожным. Для отработки рудных залежей, уходящих с поверхности на большие глубины, применяется открыто-подземный способ. При разработке россыпей внедряются драги. Научное обоснование получает ряд элементов подземной разработки месторождений полезных ископаемых в основном в области буровзрывных работ, управления горным давлением и проветривания. Происходит отделение металлургического производства (в организационном отношении) от рудной базы. Горно-металлургические центры формируются на больших территориях (например, юг России) и включают помимо рудной также каменноугольную базу.
Одним из главных объектов разработки становятся нефтяные месторождения (рис. 6), на которых в больших масштабах с помощью паровых (а позднее электрических) установок бурятся скважины фонтанной добычи и самоизливающие.
Начало 20 в. связано с механизацией горных работ на основе электрических и пневматическим приводов с вовлечением в разработку практически всех полезных ископаемых (агрономические руды, алюминиевые руды, руды редких элементов и т.д.). Благодаря применению электрических экскаваторов и других видов горнотранспортного оборудования резко увеличиваются объёмы добычи открытым способом, создаются технологически обоснованные системы разработки. К 50-м гг. карьер приобретает облик механизированного горного предприятия. Применительно к подземному способу добычи создаются горные машины с автономным электрическим приводом. Особое значение приобретает борьба с проявлениями горного давления в шахтах, внезапными выбросами пород и газов. Создаётся новый класс предохранительных взрывчатых веществ. На рудных шахтах совершенствуются наиболее производительные системы разработки с открытым очистным пространством и с магазинированием руды. Появляется принципиально новый способ разработки — подземная гидродобыча угля, при которой водная струя и водный поток разрушают массив горных пород и доставляют горную массу. Ведётся добыча серы методом подземной выплавки. Реализуется в опытно-промышленных масштабах идея подземной газификации. Истощение ряда рудных месторождений и увеличение масштабов добычи руд приводит к расширению географии горнорудных предприятий, резкому увеличению расстояний транспортирования рудного сырья.
На стадии комплексной механизации и автоматизации горного производства в период научно-технической революции (с 60-х гг. 20 в.) происходит техническое перевооружение шахт, карьеров и промыслов (нефтяных и газовых) на основе мощной техники и автоматизации ряда процессов, направленное на улучшение условий труда, повышение его производительности, комплексное освоение недр и охрану окружающей среды. Получает развитие разработка залежей нефти и газа под морских дном, прибрежных россыпей. Расширяются объёмы скважинных методов добычи твёрдых полезных ископаемых с использованием физико-химических методов, зарождается горная биотехнология (см. Бактериальное выщелачивание). Добыча нефти ведётся с применением заводнения и теплового воздействия на пласты. Нефтяные и газовые промыслы превращаются в полностью автоматизированные предприятия. Открытым способом добываются тяжёлые нефти и битумы. Расширяется шахтная добыча нефтей, месторождения которых отработаны скважинами. Горные предприятия перерастают в горнопромышленные комплексы с законченным циклом первичной переработки минерального сырья и выпуском нескольких видов минеральной продукции. Отдельные карьеры достигают, по существу, шахтных глубин, а наиболее глубокие горизонты шахт — отметок, обычных для скважинной добычи. Это выдвигает необходимость создания комбинированных способов и технологий разработки месторождений полезных ископаемых. При подземной разработке месторождений полезных ископаемых основной объём руд добывают с помощью буровзрывных работ и самоходных горных машин (т.е. на пневмоколёсном или, реже, гусеничном ходу с дизельным, электрическим и пневматическим приводом). При подземной разработке угля и калийных солей основное применение имеет механическая отбойка — комбайны, комплексы с передвижной механизированной крепью и конвейеры.
Прирост объёмов мировой горной промышленности во 2-й половине 20 в. составляет не менее 4-5% в год; примерно каждые 12-15 лет объём добычи полезных ископаемых удваивается. В стоимостном выражении на разработку энергетического сырья приходится 72%, руд — 21%, нерудных ископаемых — 7% (1984).
Открытым способом в мире добывается около 60% металлических (около 50% извлекаемого металла) руд, 85% неметаллических руд, около 100% нерудных полезных ископаемых и около 35% угля. Подземный способ разработки применяется преимущественно для полезных ископаемых, залегающих на больших глубинах, а также в густонаселённых районах, при наличии ценных ландшафтов и т.п. Возрастают объёмы добычи нефти в водах Мирового океана (около 30% всей добычи).
Перспективы разработки месторождений полезных ископаемых связаны с безлюдной выемкой, утилизацией всех извлекаемых из недр минеральных компонентов и промышленным использованием образуемых подземных полостей (см. Комплексное освоение недр).
Разработка месторождений полезных ископаемых
Л. M. Гейман.
Полезное
Смотреть что такое «Разработка месторождений полезных ископаемых» в других словарях:
РАЗРАБОТКА МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ — РАЗРАБОТКА МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ, процесс извлечения полезных ископаемых или строительных материалов из недр Земли. Включает подземные, наземные и подводные технологии. Под разработкой месторождений подразумевается прежде всего… … Научно-технический энциклопедический словарь
Разработка месторождений полезных ископаемых — система организационно технических мероприятий по добыванию полезного ископаемого из недр Земли. Различают Р. м. п. и. открытым и подземным способами. Открытыми горными работами извлекают твёрдые полезные ископаемые (см. Открытая … Большая советская энциклопедия
Разработка месторождений полезных ископаемых — [mineral mining] система организационно технических мероприятий по добыче полезных ископаемых из недр Земли. Различают разработка месторождений полезных ископаемых открытым и подземным способами. Открытым способом в мире добывается около 60 %… … Энциклопедический словарь по металлургии
разработка месторождений полезных ископаемых — система организационно технических мероприятий по добыванию полезных ископаемых из недр Земли. Осуществляют открытым (на земной поверхности или дне водоёма) и подземным (с помощью горных выработок или буровых скважин) способами … Энциклопедический словарь
КЛАССИФИКАЦИЯ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ ГЕНЕТИЧЕСКАЯ — основана на генетических принципах, т. е. учитывает выясненные в той или иной мере источники вещества м ний, геол. и физ. хим. условия их образования. По этим признакам м ния разделяются на 2 главнейшие гр.: эндогенные (гипогенные), возникшие за… … Геологическая энциклопедия
РАЗРАБОТКА МЕСТОРОЖДЕНИЙ — полезных ископаемых система организационно технических мероприятий по добыванию полезных ископаемых из недр Земли. Осуществляют открытым способом (на земной поверхности или дне водоема) и подземным (с помощью горных выработок или буровых скважин) … Большой Энциклопедический словарь
Разработка месторождений комбинированная (совмещенная) — Комбинированная (совмещенная) разработка месторождений представляет собой все разновидности сочетания открытых и подземных работ по взаимосвязанным технологическим схемам в пространстве и во времени при отработке запасов минерального сырья в… … Официальная терминология
РАЗРАБОТКА МЕСТОРОЖДЕНИЙ — полезных ископаемых, система организационно технических мероприятий по добыванию полезных ископаемых из недр (см. НЕДРА Земли) Земли. Осуществляют открытым способом (на земной поверхности или дне водоема) и подземным (с помощью горных выработок… … Энциклопедический словарь
разработка морских месторождений твёрдых полезных ископаемых — — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN offshore mining … Справочник технического переводчика
Первичная переработка полезных ископаемых — 1. Первичной переработкой полезных ископаемых признается вид горнопромышленной деятельности, непосредственно следующий за добычей, который включает сортировку на месте, дробление или измельчение, классификацию (сортировку), брикетирование,… … Официальная терминология
С чего начинается разработка месторождения?
Как нетронутый участок земли превращается в зону промышленного освоения недр? Постепенно и достаточно долго — говорят эксперты. К тому же месторождения и рудопроявления, учтённые государственным кадастром месторождений и государственным балансом запасов, сложно назвать нетронутыми. Первозданный участок природы становится месторождением в результате прогнозирования, поисков и разведки.
На каждом из этапов на первый план выходит вовсе не романтика профессии геолога, а нескончаемый ворох документов и отсутствие возможности выйти из-под прицела надзорных органов. Согласно закону РФ «О недрах», всё, что залегает ниже почвенного слоя, принадлежит государству.
Условия пользования недрами. В пределах «нормы»
Полномочия по необъятным российским недрам делят между собой федеральные Роснедра и исполнительные органы субъектов страны. Чтобы стать недропользователем, юридическому лицу нужно получить лицензию, с которой он приобретает не только право на освоение, но и обязанности.
Помимо того, что деятельность недропользователя должна обеспечивать рациональное и комплексное исследование полезного ископаемого в соответствии с действующим законодательством, стандартами, нормами и правилами РФ, в ходе геологоразведки компании необходимо выполнять требования «Методических рекомендаций по применению Классификации запасов месторождений и прогнозных ресурсов твёрдых полезных ископаемых» и «Единых правил безопасности на геологоразведочных работах».
«Недропользователь обязан следовать целому списку нормативных документов. В первую очередь, это закон РФ «О Недрах» и его подзаконные акты. Также очень важны обязательства, закреплённые в лицензионном соглашении на право пользования недрами — основном документе для каждого пользователя недр РФ.
Дополнительно, в зависимости от вида полезного ископаемого и ГРР, необходимо руководствоваться Классификацией запасов полезных ископаемых и Методическими рекомендациями по применению классификации по видам минерального сырья.
Выполняя отдельные виды работ, нужно учитывать требования к их производству и действующие ГОСТы. При разработке проектных документов необходимо следовать утверждённым правилам проектирования. Никто не отменял также действие налогового и трудового законодательства», — перечисляет канд. геол.-минерал. наук, доцент, заведующий кафедрой геологии месторождений полезных ископаемых Института наук о Земле СПбГУ Иван Алексеев.
Государство тщательно контролирует весь процесс от получения лицензии до окончания разработки и, как утверждают эксперты, зачастую — чрезмерно. Просто взять лицензию на пользование недрами и начать добывать полезное ископаемое не получится.
«Например, геологическое изучение недр необходимо проводить согласно разработанному проекту, который в обязательном порядке подлежит платной государственной экспертизе в ФГКУ «Росгеолэкспертиза».
В ходе проверки проекта геологического изучения недр ведомством тщательно контролируется обоснованность проектных геологоразведочных работ и их объёмы: длина маршрутов, количество запроектированных буровых скважин, отбираемых проб и прочее. Уровень государственного контроля процесса геологоразведки недр достаточно высок», — отмечает главный геолог ООО «ГЕОЛОГИЯ КАРЬЕРОВ» Виктория Сухова.
Таким образом, после получения лицензии следующим шагом для недропользователя является получение положительного заключения ФГКУ «Росгеолэкспертиза» на проект геологического изучения недр.
«Проблема своевременного ввода месторождения полезных ископаемых, как мне видится, связана с двумя узкими местами: отсутствием единой системы нормативно-правовых актов в области изучения, освоения и эксплуатации МПИ, а также слишком разветвлённой системой согласований с различными органами государственной власти.
Второе — слабо развитая, либо в большинстве случаев отсутствующая система управления проектами, документами или коммуникациями как внутри, так и между отдельными организациями — участниками разведки месторождения.
Верю, что в ближайшие годы мы придём к доступной и прозрачной системе НПА в сфере недропользования и культуре эффективного взаимодействия», — признаётся заместитель начальника отдела геологических работ ООО «ГеолХимПроект» Артём Васильченко.
«Правила подготовки, рассмотрения и согласования планов и схем развития горных работ по видам полезных ископаемых» определяют направления развития горных работ, условия, технические и технологические решения при эксплуатации объектов ведения горных работ, объёмы добычи и переработки полезных ископаемых.
Планы развития горных работ составляют на 1 год в отношении следующих видов горных работ: вскрышные, подготовительные, рекультивационные, маркшейдерские, добыча полезных ископаемых и первичная переработка минерального сырья. Планы развития горных работ состоят из графической части и пояснительной записки с табличными материалами.
Подготовкой занимается не только непосредственно пользователь недр, но и подрядные организации, которые имеют лицензию на производство маркшейдерских работ. Далее планы согласуются с Федеральной службой по экологическому, технологическому и атомному надзору и утверждаются руководителем организации — пользователем недр».
Геологическое изучение недр. От общего к частному
По словам экспертов, геологическое изучение недр производят по принципу «от общего к частному»: получив лицензию на большую территорию, недропользователь совместно с геологами изучает её и может открыть месторождение как на маленьком участке, так и на всей площади — «как повезёт».
«Отправной точкой для любого месторождения является анализ фондовых материалов, и в случае перспективности участка недр составляются и последовательно выполняются проекты поисковых, оценочных и разведочных работ, направленные на поэтапное повышение достоверности информации о полезных ископаемых», — комментирует Артём Васильченко.
Момент «обнаружения» или открытия месторождения наступает, когда государственная комиссия по запасам (ГКЗ РФ) утверждает запасы месторождения, причём именно промышленных категорий (С2-С1), а не ресурсов (Р3-Р2-Р1). Для получения запасов по месторождению необходимы продолжительные этапы изучения геологического строения, поисков и разведки.
Как подсказывает история, с точки зрения достоверности получаемой информации наиболее важный этап открытия месторождения — это разведка. То есть системное получение данных о геологическом строении, минералогических и технологических особенностях, инженерно-геологических, гидрогеологических и горно-технических условиях будущего месторождения.
Они позволяют построить геолого-экономические модели будущего месторождения, выбрать способ отработки месторождения и переработки руды, а также принять принципиальное решение о возможности рентабельной разработки месторождения в современных экономических условиях.
«Классический путь развития горнорудного проекта согласуется с принципом последовательных приближений с повышением детальности, наращиванием объёма и достоверности наших знаний о месторождении. В то же время должны сокращаться размеры изучаемого участка земной коры.
Таким образом, мы последовательно двигаемся от региональных провинций, перспективных металлогенических зон к перспективным участкам, рудопроявлениям — затем появляется месторождение. В дальнейшем продолжается изучение его отдельных блоков и горизонтов.
Процесс этот продолжается и на этапе отработки — вплоть до полного завершения добычных работ. Следует отметить, что по мере получения новых данных трансформируется не само месторождение, а наши модельные представления о нём. На ранних стадиях освоения может существовать несколько моделей, часто противоречивых в отдельных признаках и деталях.
Но в процессе разведки мы дополняем и совершенствуем модель месторождения, максимально приближая её к природной», — рассуждает Иван Алексеев.
«Право на проведение геолого-разведочных работ, а также добычи полезных ископаемых возникает на основании документа, удостоверяющего право пользования участком недр (лицензии). Согласно ст. 11 Закона Российской Федерации № 2395-1 от 21.02.1992 «О недрах» предоставление недр в пользование оформляется специальным государственным разрешением в виде лицензии.
Это документ, удостоверяющий право её владельца на пользование участком недр в определённых границах в соответствии с указанной в нём целью в течение установленного срока при соблюдении заранее оговорённых условий.
Одно из предприятий компании АО «Стройсервис» угольный разрез ООО СП «Барзасское товарищество» владеет лицензиями на право пользования недрами с целью разведки и добычи полезных ископаемых на участках «Барзасский-2» и «Поле шахты Глушинская» Глушинского каменноугольного месторождения.
Следует отметить, что в настоящий момент для информационного сопровождения всех этапов геологоразведочных работ и добычи полезных ископаемых практически все подрядные организации, горнорудные предприятия и консалтинговые фирмы используют различные горно-геологические информационные технологии. Среди прочих АО «Стройсервис» остановило свой выбор на ГИС K-MINE.
Система имеет удобный функционал для ведения базы данных по выработкам, моделирования угольных пластов, подсчёта запасов как традиционными методами, так и на основе блочного моделирования в соответствии с международными стандартами отчетности Сrirsco, а также для формирования графической документации согласно нормативным документам».
Геологические лаборатории. До мельчайших частиц
Работа геологов тесно связана с аналитическими лабораториями: сюда отправляются готовые нарезки керна, и уже специалисты на месте осуществляют подготовку проб, навешивание и сам анализ. На основании этих данных собственник лицензии принимает решение о перспективности дальнейшей разработки участка.
Примечательно, что специалисты геологических лабораторий работают «вслепую», как правило, исполнители в работе с поступившими пробами получают их в зашифрованном виде без дополнительной информации о месторождении, его полезных ископаемых и примерных ожидаемых концентрациях.
Более того, геологи специально передают в лаборатории наравне с рядовыми пробами пустопородные пробы и пробы с заранее известным содержанием искомого компонента. Это делается для проверки объективности результатов.
«В этом нет ничего необычного, это нормальная практика — внедрение в работу элементов контроля в виде пустопородных материалов и проб с известным содержанием. Это одни из основных методов контроля.
Первый используется для проверки работы и чистоты оборудования и исключения возможности заражения текущей пробы микрочастицами предыдущей. Второй — для проверки правильности проведения всех этапов анализа. Ведь наша задача — получить объективные и достоверные данные», — объясняет генеральный директор «АЛС Чита — Лаборатория» Дмитрий Хотяшов.
Мы уже не раз говорили о такой тенденции, как общемировое ухудшение минерально-сырьевой базы. Это закономерно: лёгкие месторождения уже отработаны или отрабатываются, а экономика требует всё больше ресурсов, именно поэтому в разработку поступают более сложные в добыче месторождения. Но и технологии постоянно совершенствуются. И это отражается на работе лабораторий.
«Именно потому, что идёт тенденция к уменьшению общего валового содержания элементов в руде, всё более востребованными становятся высокоточные методы анализов. Яркая иллюстрация этого — золоторудные месторождения. Несколько десятилетий назад было достаточно полуколичесвенных методов анализов.
Лаборатории использовали обычные фотометры или гравиметрические методы. Если бы меня лет 10-15 назад спросили о перспективных методах лабораторного анализа, о технологиях будущего, я бы сказал, что масс-спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой — это космос, революционная методология. А сейчас этим уже никого не удивишь, такие методы стали нормой.
Изменились представления о том, что такое коммерческая руда.
Известны случаи, когда предприятия начинали перерабатывать хвосты прошлых лет: то, что недавно считалось отходом, сегодня рассматривается как сырьё. Технологии извлечения золота шагнули вперёд. И теперь содержание в грамм на тонну — это уже перспективный объект, хотя некоторое время назад считалось, что коммерческой эффективности в отработке такой руды нет.
Отсюда и существенный прогресс в высокоточных методах и новейшем оборудовании для лабораторного анализа проб. Системы стали очень чувствительными, дают возможность распознавать миллиардные доли полезного компонента в пробе. В прямом смысле: если несколько лет назад мы работали с ppm, то есть одна часть на миллион, то сегодня это уже ppb — часть на миллиард», — рассказывает Дмитрий Хотяшов.
Впрочем, методы лабораторного анализа проб меняются не революционно, а по-настоящему эволюционно. Появление более совершенных решений вовсе не означает, что прежние забыли и сбросили с корабля современности. Если это лаборатории на золотых россыпях, то здесь вполне могут использоваться полуколичественные методы — те, которые в «продвинутых» лабораториях уже называют «дедовскими».
«Чем метод точнее, тем он дороже, поэтому здесь нужно исходить из задач конкретного исследования. И мы, перед тем как заключить договор, всегда обсуждаем методологию и технологии. Мы уже много лет на рынке, методы ALS все знают — это удобно, мы говорим на одном языке. Геологи предлагают свой подход, мы, если нужно, корректируем, адаптируем, так и приходим к консенсусу», — комментирует генеральный директор «АЛС Чита — Лаборатория».
«Составлением горно-геологической документации занимаются как собственно недропользователь, так и подрядные специализированные организации различных форм собственности. Одна из них — ООО «Геолит» (Москва), основной объект деятельности которой — россыпные месторождения золота, МПГ.
В портфеле компании — работы по выбору объекта для получения права пользования недрами, разработка проектов на проведение геологоразведочных работ, составление ТЭО кондиций, отчёты о проведении ГРР с подсчётом запасов, разработка технического (рабочего) проекта на отработку месторождения, а также методическое сопровождение и практическая помощь в ходе геологоразведочных и добычных работ.
Опытные специалисты ООО «Геолит» составили и успешно защитили в ГКЗ (ТКЗ) материалы ТЭО кондиций и отчёты о проведении ГРР или о переоценке запасов в современных условиях по многим крупным месторождениям.
Среди них — погребённая россыпь золота реки Б. Куранах, россыпные месторождения золота ручья Берендей с притоками, бассейн реки Ольчан с притоками, реки Малый Тарын (участки Малтан и Тенистый) в Республике Саха (Якутия), ручей Пеньельхин в Чукотском АО, месторождение россыпной платины реки Уоргалан (Кондер) в Хабаровском крае и многие другие».
Разведка месторождения
Процесс разведки не обходится без интенсивных буровых работ: такое воздействие на окружающую среду — первый шаг в создании инфраструктуры. Однако не исключено, что в процессе освоения месторождения может наступить значительная пауза.
Если на момент защиты запасов его по каким-то причинам признают нерентабельным, такой объект может быть «заморожен» на долгие годы. Так происходило со многими месторождениями, открытыми во времена рассвета геологии при Советском Союзе. Некоторые объекты стоят на балансе десятилетиями.
Отчётливые черты техногенной зоны появляются в процессе вскрышных работ. На этом этапе горную массу непрерывно перемещают и складируют — карьер и отвалы начинают приобретать узнаваемые очертания. По мере реализации проекта появляются необходимые здания и сооружения в строгом соответствии с утверждённым техническим проектом разработки месторождения.
«Освоение новых месторождений или участков карьерного поля начинается с подготовки поверхности участка горных пород. Так, проводят специальные инженерные работы по отводу водных объектов.
Сюда входят вырубка леса, ограждение карьерного поля от стока поверхностных вод посредством сети дренажных канав, удаление и складирование почвенного слоя, выравнивание поверхности, создание специальных площадок для монтажа горного оборудования, а также сооружение подъездных автомобильных или железных дорог к горным участкам работ и отвалам.
Проводят мероприятия по осушению породного массива в пределах карьерного поля или отдельных участков, при необходимости — укрепление смежных участков породного массива.
Выполнив все эти действия, можно приступать к проведению горно-капитальных работ для обеспечения доступа к полезному ископаемому и созданию транспортной инфраструктуры рудника путем строительства капитальных, разрезных траншей, котлованов, которые позволяют начать эксплуатацию месторождения в строгом соответствии с проектом», — описывает процесс начальник отдела геотехнологий АО «Уралмеханобр» Илья Захаров.
Расчёт объёмов ПРС, отвалов и рациональный выбор их размещения выполняют при помощи специализированных программных продуктов для горно-геологического обеспечения. К примеру, в системе K-MINE на основе топографической съёмки местности в комплексах «Маркшейдерия» и «Проектирование горных работ» такие задачи решаются элементарно.
Что касается персонала и оборудования, на начальном этапе разведки месторождения вполне хватит минимального транспортного сообщения и электроснабжения, чтобы обеспечить функционирование модульных комплексов.
«Обеспечение водой на начальном этапе может осуществляться путем привоза. В дальнейшем при эксплуатации месторождения на этапе выполнения проекта строительства рудника выполняются расчёты необходимой потребности в водных и энергетических ресурсах, а также транспортное обеспечение в зависимости от объёмов производства.
Система K-MINE позволяет проектировать такие объекты инфраструктуры, как ЛЭП и водопроводы, а также транспортные коммуникации», — подчёркивает начальник управления маркшейдерии и недропользования АО «Стройсервис» Денис Архипенко.
Процесс усложняют климатические особенности территорий, богатых полезными ископаемыми. В России большинство месторождений расположено в весьма неблагоприятных районах. Это и северные широты, и высокогорье, и просто удалённые от освоенных районов территории.
«При проектировании и реализации геологоразведочных работ данный аспект существенно увеличивает себестоимость добычи руды. Особенно это критично для месторождений со сложными рудами или с рудами с низким содержанием полезного компонента.
Основные необходимые объекты инфраструктуры — это, естественно, дороги, подъездные пути для доставки персонала и техники, а также для переправки руды к местам переработки. Большинство действующих рудников и участков ведения геологоразведочных работ снабжаются по временным, сезонным или круглогодичным грунтовым дорогам, требующим постоянного поддержания рабочего состояния.
Это весьма затратно. Энергоснабжение может быть реализовано по постоянной или по временной схеме: путём проведения ЛЭП либо с использованием мобильных электростанций. В любом случае, чем дальше расположено месторождение, тем выше операционные расходы», — констатирует Иван Алексеев.
«Международный подход к разработке проектных решений для месторождения подразумевает три основных этапа.
Во-первых, технический скоупинг (Technical Scoping Study). На этом этапе у недропользователя ещё очень мало данных об объекте, в том числе по экологическим и социальным аспектам.
Вероятнее всего, ещё не проводились фоновые исследования или изыскания, однако уже сейчас компании предстоит принять решение о целесообразности дальнейшей проработки проектных решений. Начинается процесс непрерывного взаимодействия с заинтересованными сторонами проекта.
Следующий этап — Pre-Feasibility Study, по-русски его можно назвать пред-ТЭО. На этой стадии компания более подробно исследует объект, оценивает ресурсы и запасы, изучает геохимический состав породы. Проводится сравнение альтернативных решений с учетом экологических и социальных факторов, в частности, по расположению объектов и применяемым технологиям. Компании начинают проводить фоновые исследования.
На основе имеющихся данных проводится предварительная оценка возможного воздействия проекта на природную и социальную среду. Немаловажным является и определение возможных рисков для самого проекта от тех или иных природных и социальных условий.
Третий, заключительный этап разработки проектных решений — Feasibility Study, так называемое международное ТЭО. Здесь недропользователь уже принимает окончательное решение насчёт применяемых технологий и решений для освоения месторождения. На этой стадии, как и на предыдущих, очень важным является тесное взаимодействие проектной команды и специалистов по экологическим и социальным аспектам.
Каждый из аспектов проекта прорабатывается детально. На данном этапе проводится тщательная оценка воздействия на окружающую среду, в том числе с применением различных видов моделирования; разрабатывается План по управлению экологическим и социальными аспектами.
Мы уже знаем, что получим на выходе. Российский аналог этой стадии — рабочая документация, согласно которой производят строительные работы».
Технологии разработки месторождений
Инновационные технологии и последние разработки для повышения эффективности выработки месторождений позволяют стабильно наращивать финансовые показатели компаний и, как следствие,
расширять рынки сбыта.
Современные карьеры представляют собой высокотехнологичные предприятия с ощутимой степенью механизации. Для каждого этапа освоения месторождения — от геологоразведки до рекультивации ликвидированных горных выработок — характерны ключевые задачи, в решении которых весомую роль играют цифровые и информационные технологии.
«Для разведки, моделирования и подсчёта запасов разработан удобный функционал в геоинформационной системе K-MINE в комплексе «Геология». Этот модуль включает функционал для ведения базы данных первичного опробования по скважинам. На основании этих данных с помощью интуитивно понятных функций выполняется каркасное моделирование залежи.
Так, необходимо выбрать требуемый метод расчёта качественных показателей, а после того, как он будет выполнен, K-MINE позволяет быстро подсчитать запасы и оформить отчётную документацию», — рассказывает Денис Архипенко.
«Для автоматизации и повышения точности маркшейдерской деятельности на этапах геологоразведочных и горных работ широко используются системы лазерного обмера и 3D-картографирования. Они позволяют оперативно определять объёмы перемещённой породы, рассчитывать отклонения от проектных величин, учитывать объёмы и планировать затраты.
Точность обмеров и сканирования помогает исключить повторные исследования и в разы сократить бюджет на проведение работ. Современные предприятия также активно эксплуатируют беспилотники или дроны, с помощью которых можно получать качественные аэроснимки местности, строить точные топографические карты, объёмные 3D-модели запасов для оценки размеров и ценности месторождения.
На этапах горно-капитальных работ широко применяют BIM-технологии. Информационные модели позволяют в режиме, близком к реальному времени, отслеживать ход реализации строительства объектов и оценивать эффекты от применения конструктивных решений.
Это повышает качество проектных услуг и точность определения стоимости строительных и монтажных работ, а также даёт возможность эффективно строить перерабатывающие мощности и инфраструктуру, моделировать логистические процессы с учётом малейших нюансов.
Накопленный в BIM-модели материал становится хорошей эксплуатационной документацией при запуске», — объясняет директор по отраслевым решениям ИТ-компании КРОК в горно-металлургической промышленности Олег Каллин.
По мере освоения и вскрытия месторождения обустраивают структурные составляющие карьера: траншеи, горное, технологическое и транспортное оборудование. Продлить срок эксплуатации помогает функция сбора данных о его состоянии.
Для этого существуют решения с применением технологий Big Data и IoT и последующей интеграцией данных с ERP-системами. Инструменты анализа больших данных — технологический стек программных инструментов — дают возможность анализировать и извлекать выгоду из разнородной информации.
Это позволяет учитывать множество характеристик, что практически невозможно при традиционных аналитических расчётах. Более того, эти же технологии используют для оптимизации процесса добычи. Так, для карьеров с твёрдым материалом актуальны темы управления буровыми станками и мониторинга состояния основных механизмов экскаваторов для ТОиР (например, видеоанализ состояния зубьев ковша) или управление качеством с учётом разведанного пласта (геопозиция забора материала).
Немаловажен и сбор нагрузочных данных с экскаваторов для понимания качества дробления породы после взрывных работ. Ключевыми факторами при освоении и эксплуатации месторождений также выступают транспортное обеспечение, стратегическое планирование логистики и прогнозирование рисков.
«Процессы оптимизации логистики осложняет ряд особенностей — отсутствие дорожной и транспортной инфраструктуры, часто — климатические условия, сезонность, характер поставок и многие другие.
Программные решения для адаптивного и автоматизированного управления логистикой и сервисными процессами позволяют эффективно распределять технику, с точностью определять, куда в определённый момент времени направлять самосвалы, диагностировать состояние шин и дорог через бортовые компьютеры спецмашин, вплоть до беспилотного управления ими, увеличивать объёмы добычи текущим парком.
Для обучения водителей машин и экскаваторщиков разработаны различные сценарии отработки навыков в виртуальной и дополненной реальности», — поясняет Олег Каллин.