книги из ГПНТБ / Погребицкий Е.О. Геолого-экономическая оценка месторождений полезных ископаемых

при утверждении кондиций в ГКЗ. Для подземной разработки до­ быча руд с содержанием флогопита от 20 кг/м3 до 50 кг/м3, основная масса которых располагается на периферии залежи, нерентабельна. Поэтому для подземных работ наиболее оптимальное значение бор­ тового содержания 50 кг/м3. Сравнительно низкий коэффициент рудоносности при этом варианте бортового содержания не является серьезной помехой подземной добычи, при которой возможно селек­ тивное оставление некондиционных руд в целиках.

Сложный случай определения бортового содержания показан Н. А. Хрущовым на примере одного из молибденовых месторожде­ ний [60]. Крупное штокверковое месторождение с прожилкововкрапленным молибденитом разведано равномерной сетью скважин (рис. 63). Оконтуривание месторождения произведено по пяти ва­ риантам бортового содержания, и для каждого варианта подсчитаны среднее содержание молибдена и запасы (табл. 53).

Вариант бортового содержания 0,04% отпадает из-за явно низ­ кого содержания молибдена в огромной массе приращиваемых за­ пасов. Вариант 0,10% также нежелателен, так как приводит к раз­ общению рудного тела на две сравнительно небольшие линзы и к огромной потере металла в недрах (85%). Второй и третий вариант практически равноценны как по качеству руд, так и по запасам. Поэтому остаются два варианта бортового содержания, которые следует проверить методом непосредственных экономических рас­ четов, схема которых приводится в табл. 54.

Из таблицы видно, что экономически оправдан второй вариант бортового содержания, равный 0,08. Минимальное промышленное

Учитывая, что при добыче неизбежно 15%-ное разубоживание более бедной рудой с содержанием молибдена 0,05%, в балансовых запасах

В зависимости от бортового содержания на многих месторожде­ ниях резко изменяются запасы и качество руд (рис. 64 и 65).

Для месторождений, представленных целым рядом рудных тел, одно значение бортового содержания не всегда целесообразно. При­ мером могут служить месторождения слюдоносных пегматитов. Как известно, эти месторождения представлены десятками и даже сотнями сравнительно небольших пегматитовых тел, каждое из ко­ торых часто имеет свои особенности распределения мусковита.

Пример таких разнородных по распределению мусковита пег­ матитов показан на рис. 66, из которого видно, что для первого случая характерно неравномерное, резко и незакономерно меня­ ющееся содержание. Опыт разработки таких жил показал, что

201

Рис. 64. Морфология промышленного оруденения (заштрихована) в эксплуатационном блоке од­ ного из месторождений при различных вариан­ тах бортового содержания.

Рис. 65. Морфология промышленного оруденения при измене­ нии бортового содержания на золоторудном месторождении (по И- Д. Когану [25])-

Бортовое содержание, г/т: 1 — 4, 2 — 3; з — вмещающие породы.

202

выделять на них участки с пониженным содержанием при под­ счете запасов нецелесообразно. Такие жилы целиком представляют промышленный интерес, и запасы слюды па них должны оконтуриваться в контурах жил, т. е. с нулевым бортовым содержанием.

Для второй жилы оптимальное значение бортового содержания равно 10 кг/м3 Более низкое содержание не оправдывает затрат

6

3

Рис. 66. Варианты оконтурпванпя подсчетного блока балансовых запасов в за­ висимости от характера распределения полезного компонента (проекции муско­ витоносных пегматитовых жил на вертикальную плоскость).

<* — неравномерное и незаконченное распределение слюды; контур подсчетного блока совпа­ дает с границами жилы; б — закономерное снижение содержания слюды по простиранию; контур подсчетного блока проводится по бортовому содержанию 10 кг/м*.

1 — валовая проба из горной выііаботки и содержание слюды, равное 20 кг/м3; 2 — керновая проба и содержание слюды, равное 4 кг/м3; 3 — граница нодсчетіюго блока.

на добычу. Включение значительной части жилы со средним содер­ жанием ниже 10 кг/м3 в балансовые запасы явно нецелесообразно.

В ряде случаев целесообразность определения двух или несколь­ ких значений бортового содержания для разных рудных тел одного и того же месторождения обосновывают А. Б. Каждая и Н. И. Со­ ловьев [21] на примере месторождений олова. Более того, они утверж­ дают, что в некоторых случаях может оказаться целесообразным уста­ навливать различные значения бортового содержания даже для

203

разных горизонтов одного и того же рудного тела. Во всяком случае следует учитывать, что обоснование рационального значения борто­ вого содержания требует глубокого анализа конкретного месторо­ ждения и его составных частей.

пустых прослоев и некондиционных руд, включаемых в подсчет запасов

Минимальная мощность рудных тел и максимальная мощность включаемых прослоев связаны друг с другом и предусматриваются кондициями в том случае, если мощность тел полезных ископаемых па месторождении резко меняется, рудные тела отличаются сложным строением, при котором рудные интервалы чередуются с безрудными прослоями или с некондиционными рудами. Как известно, подсчет запасов должен производиться без учета возможных потерь и разубоживания руды. Поэтому максимальная мощность пустых пород и некондиционных руд, включаемых в подсчет запасов, как показа­ тель кондиций предусматривается лишь в том случае, если на место­ рождении в процессе разведки, во-первых, невозможно оконтурить безрудные прослои и, во-вторых, селективная выемка их в процессе добычи невозможна.

Минимальная мощность определяется системой разработки место­ рождения. Выбор системы разработки в свою очередь зависит от глубины и условий залегания рудных тел, их морфологии, размеров, внутреннего строения, закономерностей распределения полезных компонентов, крепости и устойчивости руд и вмещающих пород

идругих горно-геологических факторов.

Всложных случаях приходится для обоснования кондиций рас­ сматривать несколько вариантов систем разработки и методом ис­ ключения или сравнительной оценки выбирать оптимальную си­ стему, в более полной мере соответствующую трем основным требо­

ваниям горного дела: максимальной безопасности, минимальной себестоимости конечного продукта и наименьших потерь минераль­ ного сырья. При сложном строении рудных тел необходимо проана­ лизировать возможность и экономическую целесообразность селек­ тивной добычи отдельных прослоев полезного ископаемого или пустых пород с целью их удаления в отвал, установить зависимость изме­ нения запасов и качества руд от максимальной мощности пустых и некондиционных прослоев, включаемых в подсчет запасов.

Увеличение максимальной мощности пустых и некондиционных прослоев, включаемых в подсчет запасов, как правило, позволяет использовать более производительную систему разработки, упрощает и удешевляет добычу руд, увеличивает запасы, но одновременно снижает качество руды, а нередко и извлечение полезных компо­ нентов на обогатительной фабрике и удорожает обогащение. Кроме того, следует учитывать, что производственная мощность обогати­

204

тельных фабрик обычно ограниченна и что уменьшение содержания полезных компонентов в добываемой руде приводит к общему сни­ жению производительности горнорудного предприятия по конеч­ ному продукту.

Чтобы оценить суммарное влияние этих факторов, иногда тре­ буется оконтурить и подсчитать запасы по нескольким вариантам минимальной мощности рудных тел и нерудных прослоев, включае­ мых в подсчет запасов. Такой подсчет нередко позволяет геологам исключить явно непригодные варианты или даже обосновать един­ ственно приемлемый. В сложных случаях оценка подготовленных геологами конкурирующих вариантов производится проектиру­ ющими организациями с помощью технико-экономических рас­ четов.

Предельным значением мощности крутопадающих рудных тел, обеспечивающим возможность разработки без подрывки вмещающих пород, считается обычно 0,5—0,7 м. Ниже этой мощности из-за невозможности соблюдения правил безопасности по допустимой ширине очистного пространства селективная выемка полезного ископаемого, как правило, не допускается. Добыча может произ­ водиться только с подрывкой вмещающих пород, т. е. с разубоживанием руды. Для угольных месторождений с крутым падением пла­ стов минимальная мощность обычно принимается 0,50—0,60 м, а при пологом падении 1,0—1,5 м. Минимальная мощность варьи­ рует в зависимости от качества угля и степени угленосности (бо­ гатства) месторождения.

Для пологозалегающих рудных тел минимальная мощность обычно принимается равной 1,4—1,5 м. В практике известны слу­ чаи селективной разработки и при меньшей мощности тел полезного ископаемого. Обычно это возможно на небольших рудниках с мало­ мощными рудными телами, имеющими четкие контакты с вмеща­ ющими породами. Редко такие случаи встречаются на крупных пред­ приятиях, например на Мансфельдских медных рудниках (ГДР), где разрабатываются пологопадающие пласты медистых сланцев мощностью 0,1—0,3 м.

В подавляющем большинстве случаев кондициями предусмат­ ривается для маломощных рудных тел, разрабатываемых подзем­ ным способом, минимальная мощность 1—1,5 м, а для крупных рудных тел, разрабатываемых открытым способом, 2—4, реже 6 м. В кондициях обычно указывается истинная мощность. Так, напри­ мер, на Ковдорском железорудном месторождении, разработка которого ведется карьером, минимальная мощность рудных тел и максимальная мощность пустых пород и некондиционных руд, включаемых в подсчет запасов, в кондициях установлена равной 6 м, что соответствует вскрываемой мощности по разведочному пересечению (скважине с зенитным углом наклона 70°) 18 м.

Эта величина обоснована тем, что безрудные тела мощностью менее 6 м невозможно оконтурить при. разведке и селективно от­ работать при существующих параметрах отработки карьера.

205

Пример. 1. Покрово-Кпреевское месторождение флюорита представлено рядом залежей, сложенных карбонатно-флюоритовыми и карбонатно-полево- шпатово-флюорптовыми рудами, приуроченными к известнякам карбона. Мощ­ ность основной залежи изменяется от 4,4 до 70 м Содержание флюорита варьи­ рует в широких пределах, достигая 90%. При бортовом содержании 15% внутри залежи выделяются некондиционные прослои мощностью до 5 м и более. Мини­ мальное промышленное содержание принято в кондициях 40%.

Гнпроннкелем подсчитаны запасы п качество руд в зависимости от макси­ мальной мощности некондиционных руд, включаемых в подсчет запасов (табл 55).

Таблица 55

Запасы и качество руд Покрово-Киреевского месторождения флюорита в зависимости от максимальной мощности некондиционных руд, включаемых в подсчет запасов

Из приведенных в табл. 55 данных видно, что мощность пустых прослоев практически не влияет на запасы и качество руд. Потому в кондициях она при­ нята равной 3 м как наиболее соответствующая оптимальной системе разработки (слоевого обрушения).

Пример 2. Одно из месторождений тантало-шіобиевых руд разрабаты­ вается открытым способом с высотой уступа 10. Запасы и содержание основ­ ного компонента Та20 8 в зависимости от мощности пустых и некондиционных пород, включаемых в подсчет, приведены в табл. 56.

Таблица 56

Запасы и качество танталовых руд в зависимости от максимальной мощности пустых н некондиционных пород,

включаемых в подсчет

Как показали технико-экономические расчеты Гиредмета, разработка место­ рождения экономически оправдана лишь при содержании Та20 5, равном 0,012% Отсюда видно, что два последних варианта неприемлемы В кондициях принята мощность 4 м, так как селективная выемка меньшей мощности при принятой системе отработки месторождения и используемой при этом технике, невозможна.

Минимальный метро-процент

Для рудных тел, имеющих мощность менее минимальной выемоч­ ной (практически менее 0,5—0,7 м), но характеризующихся повы­ шенным содержанием полезного компонента, одним из показате­ лей кондиций служит минимальный метро-процент (метро-грамм. метро-килограмм и т. д.), представляющий собой произведение ми­ нимальной мощности на минимальное промышленное содержание полезного компонента. Маломощные рудные тела при разработке в связи с техническими пределами сужения горно-эксплуатационных выработок невольно будут разубоживаться вмещающими породами. При этом, чем меньше мощность, тем больше разубоживание. Смысл же минимального метро-процента как показателя кондиций за­ ключается в том, что это разубоживание должно пропорционально компенсироваться повышенным содержанием полезного компонента, т. е. должны соблюдаться два условия:

тЛ - т ^ ^ П р т І П -

тсрТт вч

Вкондициях всегда одновременно с минимальным метро-про­ центом устанавливаются минимальная мощность и минимальное промышленное содержание. Нельзя пользоваться только одним метро-процентом, так как в этом случае могут быть отнесены к ба­ лансовым рудные тела с весьма низким содержанием из-за их боль­

шой мощности.

Пример. Кварцевая жила с золотым оруденением, мощность, содержание золота и метро-грамм по которой изменяется в широких пределах (рис. 67). Тех­ нико-экономическими расчетами установлено, что минимальная мощность равна 1м, минимальное промышленное содержание 10 г/т. Минимальный метро-грамм, следовательно, составляет 10 г • м/т.

Из приведенных данных видно, что балансовые запасы следует выделить лишь в центральной части жилы. В северной части запасы по жиле относятся к забалансовым по причине низкого (менее минимального промышленного) содержания. В крайней южной части жилы запасы также забалансовые из-за некондиционного метро-грамма.

Глубина разработки и максимальный коэффициент вскрыши

При подземной разработке месторождения глубина определяется на основе прямых технико-экономических расчетов, составляемых по вариантам глубин добычи. При этом учитываются горно-геоло­ гические особенности месторождения, потребность в минеральном

207

Рис. 67. Использование метро-грамма при оконтуривании балансовых запасов.

1 — некондиционные по содержанию пробы; 2 — кондицион­ ные по содержанию пробы; 3 — балансовые запасы; 4 — забалансовые запасы; 5 — мощность (в числителе), содер­ жание (в знаменателе) и метро-процент.

208

сырье, степень его дефицитности в данном экономическом районе. Обычные в СССР глубины подземной разработки редко превышают 1000 м, но уже в настоящее время в Криворожском железорудном бассейне проектируются шахты глубиной 1200—1500 м. В мировой практике известны примеры более глубокой подземной добычи. Так, в ЮАР глубина шахт по разработке золотоносных конгломе­ ратов Витватерсранда нередко превышает 2000—3000 м, а на неко­ торых из них достигает 3900 м.

На мелких подземных рудниках при постоянной производитель­ ности с увеличением глубины разработки существенно увеличи­ вается себестоимость добычи минерального сырья. Так, например, согласно расчетам ГипроНИнеметаллоруды на мусковитовых рудни­

преимущества по сравнению с подземным. Производительность труда рабочих на карьерах в 5—10 раз выше, а себестоимость добычи значительно ниже, чем на шахтах. Строительство карьеров произво­ дится в 2—3 раза быстрее, а капитальные затраты в 1,5—2 раза меньше, чем на шахтах. В 3—4 раза снижаются потери минераль­ ного сырья. Улучшается безопасность труда, повышаются механи­ зация и гигиеничность работ, исключается потребность в крепеж­ ных материалах. Поэтому открытый способ разработки получает все большее развитие. Растет глубина карьеров. Так, глубина Коркинского угольного карьера проектируется 500 м, Канарского титано-магнетитового — 720, Баженовских асбестовых — 680, Сибаевского медно-колчеданного — 420. Открытыми работами добы­ вается свыше 50% всех полезных ископаемых, в том числе более 25% угля, свыше 70% железных руд, около 70% цветных металлов и почти 100% строительных материалов, флюсовых известняков, цементного сырья, огнеупорных глин и т. д.

Шире стали применять открытый или комбинированный (откры­ тый на верхних горизонтах и подземный на нижних) способы раз­ работки на сравнительно небольших рудных месторождениях олова, золота, вольфрама и т. д. Все больше строится карьеров-гигантов. Так, например, годовая производительность Соколовско-Сарбайского

железорудного карьера составляет 26 млн. т, и проектируется довести ее до 35 млн. т. Производительность Экибастузского уголь­ ного карьера № 516 проектируется довести до 45 млн. т, а Итатского № 1 до 60 млн. т угля в год.

Способы разработки выбираются в зависимости от масштабов, морфологии, глубины и условий залегания полезного ископаемого. Одним из серьезных факторов, ограничивающих использование открытой разработки, является объем вскрышных пород, который следует удалять в отвал при строительстве карьера. Он чаще всего выражается через коэффициент вскрыши, под которым понимают массу вскрышных пород, подлежащих удалению в отвал при добыче единицы руды.

Он может измеряться в кубометрах на кубометр, в кубометрах на тонну и в тоннах на тонну. Так, например, если коэффициент вскрыши равен 5 м3/т, то это значит, что на 1 т руды приходится добывать и удалять в отвал 5 м3 пустой породы.

Открытая добыча экономически оправдана лишь в том случае, если себестоимость добычи 1 т руды и приходящейся на нее пустой породы при этом не выше себестоимости добычи 1 т руды при под­ земной разработке, т. е. при соблюдении равенства

Из этого соотношения можно найти предельное значение коэф­ фициента вскрыши, при котором экономически оправдана открытая

Пример. Ковдорское месторождение флогопита можно разрабатывать и от­ крытым и подземным способом.

В соответствии с технико-экономическими расчетами ГипроНИнеметаллоруды себестоимость добычи 1 м3 жильной массы составляет при подземной добыче 26,3, при открытой 17,30 руб. Себестоимость 1 м3 вскрыши 2,7 руб.

26,3-17,3 „ 00 ,, ,

о^вскр. пр —----- 2 Y---------3,33 м3/м3 .

По месторождениям, разработка которых подземным способом полностью исключается из-за горно-геологических условий или эко­ номической нецелесообразности, предельный коэффициент вскрыши может быть определен по формуле

Сф — фактическое содержание ценного компонента, %.

210