7.2.Оптимізація граничних меж кар'єрів

Що стосується комп'ютерних технологій, то в останнє десятиліття в світі головним чином використовувалися 2 алгоритми оптимізації граничних контурів кар'єрів:

- Плаваючого конуса

- Лерча-Гроссмана

Перший з них більше зустрічався на Американському континенті, а другий - на решті території, пов'язаної з гірничими роботами.

Не так давно кожна «поважаюча себе» гірнича інтегрована система мала в своєму складі або кожну з вищезазначених програм, або інтерфейси для використання програм інших спеціалізованих компаній. Зараз ситуація дещо змінилася, і другий метод, завдяки компанії Whittle Programming (зараз вона придбана фірмою Genicom), завоював лідерство в світі.

Окрім згаданої вище австралійської компанії Whittle Programming, що випустила на ринок такі широко відомі продукти, як THREE-D, FOUR-D, OptiCut, FOUR-X, з'явилася нова компанія Earthwork, яка випустила декілька гірничих додатків високого рівня і в т.ч. програму оптимізації кар'єрів - MaxiPit, яка увійшла до складу пакету (системи) NPV Sheduler. Цей пакет пропонує сьогодні набір високотехнологічних комп'ютерних інструментів для проектування і планування відкритих гірничих робіт з широким використанням різних методів оптимізації.

Програма FOUR-D(X).

Австралійська компанія Whittle Programming довгий час була світовим монополістом у рішенні завдань, пов'язаних з оптимізацією кар'єрів. Більшість консультаційних фірм використовували в роботі її пакети по всьому світу, і врешті-решт вони стали своєрідним стандартом, не дивлячись на незручний інтерфейс користувача і порівняно повільне оновлення продукції.

Не так давно з'явилася нова програма оптимізації кар'єрів - FOUR-X, яка поширює свій вплив вже на процес планування і оптимізації бортового змісту по критерію - максимуму. Ця програма оперує на основі розрахунку оптимальної послідовності виймання запасів родовища.

Пакет FOUR-X Analyser є набір засобів стратегічного планування гірничих робіт, спроектований для професійних гірничих інженерів. Існує набір модулів, які можуть бути додані до основного ядра, що розширюється, ще більше збільшуючи його продуктивність і корисність.

Зокрема Модуль Multi-element розширює можливості FOUR-X Analyser, дозволяючи визначати в моделі родовища до десяти різних елементів. Цей модуль досить корисний для аналізу копалень з видобутку багатокомпонентної сировини. Кожен з продуктів може мати незалежну функцію вилучення. Кожен елемент може мати різну структуру витрат і обмежень. За допомогою модуля Multi-element можна змоделювати і відстежувати також отруйні або шкідливі мінерали і домішки.

Ви можете істотно поліпшити економічні характеристики вибраного Вами «оптимального» кар'єру за рахунок використання поетапного відпрацювання, тобто вибору такої послідовності етапів ( з використанням максимальних можливих кутів укосу бортів в кожному з них), які дадуть Вам максимум. Програма включає можливість розділення життя кар'єру на етапи з урахуванням оптимальної послідовності їх відпрацювання і дотримання гірничотехнічних обмежень.

Програма Maxipit. Що з'явилася за останніх 5 років і програмний комплекс NPV Scheduler, що інтенсивно розвивався, створений американським фахівцем Болеславом Толмінським і включає багато функцій, що автоматизують процеси проектування і планування кар'єрів. Комплекс має розвинений сучасний інтерфейс користувача і має можливість різностороннього імпорту і експорту інформації, а також розвинену сучасну графіку з 3-х вимірним візуалізером.

Першою частиною комплексу є програма Maxipit, яка також використовує алгоритм Лерча-Гроссмана (ЛГ) і видає результати програми, що загалом не відрізняються від результатів FOUR-D.

Оптимізація може бути проведена по одному з 3-х критеріїв:

• Максимум потоку готівки (cash flow). Програма створюватиме стандартний граничний кар'єр відповідно до алгоритму ЛГ. Тут же можна використовувати обмеження, пов'язані з визначенням меж переходу на підземні роботи.

• Максимум вилучення запасів. Програма створюватиме кар'єр, що включає всю руду і породу, яка повинна бути для цього видалена. Цей випадок може зустрітися при відпрацюванні родовищ дуже цінної сировини (алмазів, коштовних каменів ).

• Робота в заданих межах кар'єру. Замість створення нового кар'єру програма використовуватиме наявні межі кар'єру. Ви повинні заздалегідь імпортувати в програму поверхню Вашого кар'єру. Така ситуація може трапитися, якщо вам, наприклад, потрібно буде перевірити (і поліпшити) економічні параметри вже спроектованого кар'єру.

• Оптимізація усереднювання руд. Програма шукатиме послідовність вилучення блоків (всередині всіх оболонок кар'єрів), яка дозволяє виконати встановлені Вами обмеження за якістю руди, що видобувається(однорідність, вміст шкідливих домішок і т.п.).

На виході з програми для кожного «вкладеного» кар'єру розраховується:

• Економічний бортовий вміст для всіх корисних копалини

• Потік грошових коштів (CashFlow)

• Кількість гірської маси в контурі кар'єру, тонн

• Кількість руди різних видів з урахуванням розубожування, втрат і бортового вмісту, тонн

• Кількість всіх вилучених металів після переробки руди

• Час роботи кар'єру, років.

ЛЕКЦІЯ 8. ПРОЕКТУВАННЯ І ПЛАНУВАННЯ ПІДЗЕМНИХ ГІРНИЧИХ РОБІТ ЗАКОРДОНОМ. КОНСУЛЬТАЦІЙНІ ФІРМИ

Світовий досвід показує, що є дві основні стратегії складання планів і робочих проектів гірничих робіт: своїми силами, що характерний для крупних і середніх компаній, типу Anglo American, AngloGold, ВНР, Falconbridge, Newmont, Barrick Gold, Rio Tinto, Placer Dome, Outokumpu Cameco, Inco, Boliden ; залученням спеціалізованих консультаційних фірм або окремих консультантів, що найзручніше для невеликих і середніх компаній.

Перша стратегія виправдовує себе тим, що процес планування і робочого проектування безперервний, вимагає постійного доповнення інформації і коректувань безлічі документів, взаємозв'язку проекту і планів різної тривалості і призначення. Необхідно регулярно оновлювати і створювати нові проекти як на освоєння нових родовищ, так і на реконструкцію дрібних об'єктів. Тому більшість крупних гірничих компаній мають в своєму складі проектні підрозділи, які займаються перспективними проектами і календарними планами. Проте, ці компанії у ряді випадків користуються послугами зовнішніх спеціалізованих консультантів або компаній для виконання спеціальних проектів або при перевантаженості власного штату.

Друга стратегія часто використовується новими, невеликими і середніми фірмами, найчастіше для складання ТEО перед тим, як ухвалити рішення про інвестиції. Дуже часто консультанти або консультаційні фірми запрошуються для вирішення вузькоспеціальних проблем, що виникають час від часу. В світі існує безліч дрібних, середніх і крупних консультаційних компаній, які кваліфіковано вирішують практично всі проблеми, що виникають в гірничому бізнесі, починаючи від суто технічних і закінчуючи соціальними, екологічними і фінансовими. Серед найбільш відомих в світі фірмможна виділити наступні.

AMEC http://www.amec.com/

  Ця крупна канадська компанія розробляє проекти і вирішує проблеми, пов'язані з транспортуванням нафти і газу, проектуванням доріг і аеропортів, рішенням різних завдань в хімічній, електронній, харчовій, лісовій, ядерній, фармацевтичній і інших галузях промисловості, а також в соціальній сфері і екології. У компанії створений підрозділ, що займається гірничо металургійними проблемами, і зокрема - проектуванням підземних копалень.

На сайті компанії можна знайти повнішу інформацію про виконані проекти, клієнтів, а також контактні адреси і телефони фахівців і керівників.

SMG Consultants (SMGC) http://www.smgc.com.au/

  SMGC - створений в 2002 р. консультаційний підрозділ компанії Surpac Minex Group (SMG), яка розробляє і продає відомі в світі гірничі комп'ютерні системи SURPAC і MINEX. Консультанти використовують це сучасне програмне забезпечення в більшості їх робіт. Така унікальна комбінація консультацій і розробки програмного забезпечення обіцяє багато вигод.

SMGC тісно співпрацює з декількома крупними гірськими компаніями і рядом консультаційних груп, розширюючи сферу свого консультаційного бізнесу. Вона забезпечує своїх гірничих клієнтів такими послугами, як: маркшейдерські вимірювання, проектування буропідривних робіт, стратегічне і календарне планування, моделювання і оцінка запасів руди, проектування гірничих робіт.

Компанія має філії в ЮАР і Америці. Багато фахівців фірми є «компетентним персоналом» - державними довіреними особами (експертами) при оцінці запасів родовищ.

Напрями діяльності компанії:

 * створення баз геологічної, геофізичної інформації, геологорозвідувальні роботи;

*моделювання родовищ і оцінка запасів руди;

* економічний аналіз, оптимізація меж відкритих і підземних гірничих робіт, перспективне (в т.ч. - стратегічне) планування;

 * проектування гірничих робіт і календарне планування на кар'єрах і підземних копальнях, розробляючих рудні і пласти родовища

* рекультивація і екологічні проблеми;

* фінансове моделювання і гірнича інфраструктура.

Independent Mining Concultants http://www.imctucson.com/

  Це порівняльно невелика американська компанія спеціалізується в наступних областях:

* оцінка ресурсів і запасів руди і приведення документації до стандартів США;

* моделювання родовищ;

* гірське планування;

* проектування гірничих робіт і стратегічне планування;

* гірничі огляди і планування робіт на копальнях, що діють;

* підбір гірського устаткування і оцінка витрат;

* розробка банківських ТЕО.

Met-Chem Canada Inc.

http://www.met-chem.com/Компанія Met-Chem Canada Inc. (Met-Chem) – це  відома міжнародна консультаційна компанія, що забезпечує всесторонні послуги в гірничій промисловості, металургії і збагаченні. Вона виконує всі стадії ТЕО і інші дослідження, аудит гірничих і переробляючих виробництв, детальне вивчення і проектування відкритих і підземних гірничих робіт і інших процесів, управління будівництвом гірничих підприємств, обкатку устаткування, досягнення проектних потужностей і навчання персоналу.

Компанія забезпечує технічні послуги в більш ніж 33 країнах світу на всіх континентах. Вона може виконати експертизу на англійській і французькій мовах, і, якщо буде потрібно,  на інших.

Компанія починала свою діяльність в залізорудній промисловості і виробництві сталі, але за останні двадцять років отримала серйозний досвід роботи в поліметалічній галузі і промисловості з видобутку і переробки дорогоцінних металів.

Micon International Limited

http://www.micon-international.com/

  Канадська компанія Micon International Limited користується заслуженою репутацією у всьому світі і виконує роботи в наступних областях:

* гірнича справа;

* мінеральні ресурси і запаси руди;

* збагачення і металургія;

* аналіз світових ринків корисних копалини.

Проекти (специфічні або комплексні) виконуються на основі попередньої комбінованої економічної експертизи з розглядом взаємозв'язків всього комплексу з видобутку і переробки руди. Фірма має офіси в Канаді і Англії.

Перелік деяких виконуваних робіт:

* технічний і фінансовий аналіз;

* оцінка перспектив мінерально-сировинної бази;

* ресурси і запаси руди;

* металургійні випробування і процеси;

* ТЕО на різних стадіях;

* управління проектом;

* порівняльне еталонне тестування;

* дослідження товарних ринків;

* проектування кар'єрів, копалень і збагачувальних фабрик;

* екологічні дослідження .

Компанія забезпечена штатом фахівців високої кваліфікації, що мають міжнародний досвід досліджень і проектування самих різних об'єктів.

Серед клієнтів компанії гірничі підприємства:  Anglo American, Ashton, Barrick Gold, BHP-Billiton, Boliden, Cameco, Coeur d'Alene, Falconbridge, Homestake, Hudson Bay Mining & Smelting, Inco, Lonmin, Norilsk Nickel, Noranda, Placer Dome, Rio Tinto, AMR Technologies, Asia Pacific Resources, Avalon Ventures, Breakwater Resources, Canada Talc, Eldorado Gold, Freeport Indonesia, Inmet Mining, Inter-Citic, Jiangxi Copper, JSC Buryatzoloto, Kennecott, Meridian Gold, Nuinsco Resources, Orvana Minerals, Vista Gold, Yamana Resources, ZincOx Resources, а також банки і фінансові компанії, урядові, суспільні і наукові установи.

Micon виконує детальне проектування гірничих робіт, використовуючи різноманітні комп'ютерні пакети програм. Зазвичай для оцінки видобуваэмих запасів руди Micon використовує системи Gemcom або Medsystem. Для подальшого гірничого проектування і оптимізації Micon застосовує Whittle 4X для кар'єрів і Mine 2-4D для підземних копалень. Ці пакети програм - головні інструменти для того, щоб розробляти і управляти гірничими операціями. Micon також користується для інших завдань (зазвичай креслярських робіт) пакетами програм  Earthworks, Autocad і MineCad.

Golder Associates http://www.golder.com.au/

 Ця австралійська компанія, що має стійку репутацію, забезпечує повний діапазон соціальних, екологічних, геомеханічних, гідрогеологічних досліджень, оцінку ресурсів і запасів руди, проектування відкритих і підземних гірничих робіт, управління вскришними роботами на кар'єрах і т.д. Вона має досвід роботи в різних регіонах земної кулі з різноманітними видами мінеральних ресурсів.

Види послуг, що надаються, для гірничих компаній:

* геологорозвідка і планування;

* управління розвитком проекту;

* оцінка ресурсів і запасів руди;

* геомеханічні дослідження;

* екологічні дослідження і експертиза;

* соціологічні дослідження;

* попереднє ТЕО;

* виробництво і процеси;

* планування і управління видаленням вскриши;

* контроль за земною поверхнею;

* інженерна підтримка;

* оцінка і коректування стабільності роботи компанії;

* проектування БВР;

* контроль за навколишнім середовищем;

* планування суспільних відносин;

* промислова гігієна і безпека;

* водопостачання;

* проектування і будівництво;

* проектування вскришних робіт;

* оцінка гірничих стратегій і проектування кар'єрів і шахт;

* планування гірничих робіт;

* проектування купчастого вилуговування;

* геомеханічні розрахунки;

* проектування підземних споруд;

* управління екологічними проблемами;

* контроль і управління будівництвом;

* контроль якості руди;

* закриття виробництва;

* рекультивація і т.п.

Ця американська приватна,  спеціалізована консультаційна компанія надає  інженерні  послуги  в гірничій промисловості по всьому світу. У компанії працює група високо спеціалізованих професіоналів, які є лідерами в технічних дисциплінах: геології, геостатитиці, гірському плануванні, збагаченні мінералів, металургії, хімічній переробці, проектуванні процесів, оцінці витрат і керівництві проектами.

Компанія має обширний досвід досліджень, оцінки і проектування об'єктів з видобутку і переробки руд, що містять, Au, Ag, Pt, Cu, Ni, Zn, Pb, Al, а також вугілля, промислових мінералів і т.д.

Напрями інженерних послуг, що надаються:

* геологорозвідка і оцінка запасів руди; * геостатистика; * гірнича справа; * збагачення і металургія; * оцінка виробничих витрат; * управління проектом; * моделювання підприємств і систем.

Гірничий проект і календарний графік відіграють головну роль у визначенні потоку готівки підприємства або проекту. MQes забезпечує підхід, який забезпечує кращу відповідність між цілями клієнта, наявними обмеженнями і життєздатністю проекту. Послуги з гірського проектування і планування включають:

• проектування кар'єрів і календарне планування; * проектування підземних копалень і календарне планування; * визначення продуктивності і вибір процесів; * вибір устаткування; * оцінка капітальних витрат; * оцінка виробничих витрат.

Pincock, Allen & Holt. http://www.pincock.com/

Ця американська міжнародна компанія є підрозділом корпорації Hart Crowser, Inc. З моменту свого заснування, 35 років тому, вона здобула собі репутацію, як одна з найнадійніших міжнародних консультаційних фірм. На рахунку компанії - більше 3500 успішно виконаних робіт в області видобутку і переробки дорогоцінних, кольорових і чорних металів, індустріальних мінералів, вугілля, а також - в області енергетики. Звіти фірми часто використовуються як основу для фінансування проектів і аудиту.

Послуги виявляються клієнтам в наступних областях: * екології; * геології; * геостатистика; * геомеханіка; * гідрогеологія; * управління проектами; * дослідження ринків; * економіка мінеральної сировини; * проектування кар'єрів; * проектування гірничих процесів; * кількісні методи; * проектування підземних копалень.

Snowden Group.http://www.snowdenau.com/

Австралійська група консультаційних компаній Snowden Group має офіси в Австралії, ЮАР і Канаді. Вона надає різносторонні послуги і продукцію (перш за все - комп'ютерні програми і технології) гірським компаніям, банкам і юридичним установам.

Послуги включають геологічне моделювання, гірське планування, оптимізацію, огляди і техніко-економічні обгрунтування, геотехнічні дослідження, проведення незалежних експертиз, оцінок, навчання і технологічні дослідження.

Оцінка запасів руди. Геологічна група компанії має досвід роботи зі всіма видами мінеральної сировини від алмазів до вугілля і індустріальних мінералів, будь-яких видів родовищ і географічних зон. Короткий перелік виконуваних робіт включає контроль якості, оцінку рудних запасів, геостатистику, аудит, огляди і аналіз ризику.

Геологія і розвідка. Команда Сноуден має досвід роботи в більшості відомих в світі провінцій. Її сильними сторонами є аналіз, синтез і інтерпретація геологічних даних, особливо при оцінці рудних тіл. Компанія здійснює управління програмами геологорозвідки, включаючи великі проекти глибокого буріння, якісне випробування і контроль, детальну оцінку багатоелементних геохімічних даних, використовуючи найбільш сучасні інструменти програмного забезпечення.

Гірнича справа. Сноуден має великий досвід оцінки, проектування, розвитку і управління гірськими проектами як для кар'єрів, так і для підземних копалень. Компанія має великий досвід в проведенні аудиту якості роботи служб і підрозділів гірничих підприємств, виконанні повних банківських ТЕО, оптимізації гірничих параметрів. Для проектування використовується найсучасніше гірське програмне забезпечення, в т.ч. власна система Snowden Stopesizor - для оптимізації розміщення очисних блоків на підземних копальнях.

Геомеханічні дослідження. Геотехнічна команда Сноуден використовує сучасні аналізи і методи проектування. Компанія виконує також цілий комплекс послуг з сейсмічних досліджень (http://www.seismic.co.za/).

Корпоративний сервіс. Сноуден забезпечує послуги з управління геологічними і гірськими компаніями, а також фінансовими компаніями, обслуговуючими гірську промисловість. Вона спеціалізується в підготовці незалежних технічних експертиз по прогнозах розвитку, поглинаннях і злитті компаній, їх реконструкції, а також в проведенні технічних ревізій і оцінок проектів для фінансових установ.

Управління ризиком і тестування. Компанія має досвід в оцінці технічих і фінансових ризиків в ланцюзі технологічних стадій і процесів (від геології до маркетингу) для ТЕО і проектів, що дозволяє менеджерам робити своєчасні дії для запобігання потенційним втратам в майбутньому.

Інформаційні технології. Компанія розвиває цей напрям для того, щоб поліпшити і розширити застосування інформаційних технологій на копальнях, в геологічних партіях і офісах. Її підхід полягає в тому, що перш за все слід використовувати такі технології безпосередньо у виробничих підрозділах, а не тільки в проектних і дослідницьких центрах.

SRK Consulting. http://www.srk.com/

 Ця спочатку південноафриканська консультаційна компанія зараз має 25 офісів в ЮАР, Австралії, Європі (Англія), Північній і Південній Америці і спеціалізується в областях гірської справи, геології, екології, водопостачанні, геомеханіці, енергопостачанні.

Вона здатна виконувати всі типи гірничих проектів на всіх континентах, включаючи кар'єри і підземні копальні, розрахунки стійкості і контроль за пластами, геомеханіку, процеси купчастого вилуговування, хвостове господарство, нейтралізацію шкідливих домішок, видалення вскришних порід, екологічний контроль.

Обширний досвід компанії розповсюджується на весь цикл гірничих операцій, починаючи від оцінки запасів, гірського проектування і планування до рекультивації порушених поверхонь і ліквідації гірського підприємства. Одне з головних завдань - оптимізація якості і тоннажу корисної копалини, що видобувається, зменшення ризику і підвищення безпеки гірничих робіт.

Компанія має світову репутацію новатора в проектуванні підземних копалень, виконанні інженерних і планових завдань, що забезпечує отримання практичних, ефективних за витратами рішень.

Пропонується увесь спектр консультаційних послуг для всіх видів систем підземної розробки, починаючи від складання ТЕО до детального гірського проектування, визначення меж гірничих робіт, календарного планування виробництва і вибору устаткування. При цьому використовується увесь діапазон сучасних пакетів програм, включаючи Gemcom, Vulcan, Minesight і Mine Works Planner.

Компанія використовує власну інноваційну методологію проектування і планування, засновану на багатому практичному досвіді. Вона враховує ризик і витрати даних методів і стратегій і приводить до створення спочатку бізнес-плану, а потім реального плану виробництва. Результат процесу - баланс мінеральних ресурсів, який відображає їх стан при висуненні на перший план областей підвищеного ризику і розгляді стратегій його управління.

Послуги компанії в області проектування і планування роботи підземних копалень:

- вибір системи розробки;

- межі гірничих робіт і календарне планування;

- вибір устаткування;

- розробка ТЕО;

- проектування перерізу;

- проектування БВР;

- стратегічне планування, оптимізація послідовності відпрацювання і бортового вмісту;

- фракційний склад руди і контроль випуску для систем з обваленням;

- проектування закладних систем;

- аналіз і управління ризиком;

- безпека;

- вентиляція.

ЛЕКЦІЯ 9. ОСНОВИ ЛІНІЙНОЇ ГЕОСТАТИСТИКИ

Одним із потужних і багато разів перевірених інструментів для отримання достовірної інформації про запаси корисної копалини в надрах, оптимального планування їх відпрацювання і проведення геологорозвідувальних робіт, є геостатистика, яка використовується більшістю гірничих і геологічних підприємств.

За період більш ніж 40 років геостатистика довела свої переваги, як ефективний метод оцінки запасів більшості типів корисних копалини (дорогоцінні метали, залізняк, кольорові метали, нафта і ін.). Зараз вона з успіхом застосовується в екології, матеріалознавстві, океанографії і навіть в економіці.

Основний інструмент геостатистики - варіограма, використовується для визначення просторової кореляції між довільно розміщеними реальними даними спостережень. Як тільки експериментальна варіограма буде описана математичною функцією, ця модель може бути використана для оцінки невідомих значень досліджуваного параметра в будь-якій точці даного простору. Ця процедура оцінювання називається кригінгом в честь імені Південно-Африканського інженера, Дані Кріге (Danie Krige), який разом із з Хербертом Січелом (Herbert Sichel) вперше застосував геостатистику на золоторудній копальні Вітватерсренд (Witwatersrand) в ЮАР. Після прочитання перших статей Кріге в шестидесятих -семидесятих роках, французький математик, Джордж Матерон (Georges Matheron), розгледів великі перспективи цих висновків і почав розробляти нову теорію. До появи учення про варіограми і різні види кригінга основним предметом використанням геостатистики в гірській справі було оконтурювання мінерализованих зон рудних родовищ.

На жаль в країнах СНД геостатистика до теперішнього часу не знаходить широкого застосування. Основні причини цього пов'язані з відсутністю (або недоліком) на виробництві фахівців необхідної кваліфікації, необхідної технічної бази, відсутністю навчання, підручників.