Размещено на http://www.allbest.ru/

Національна академія наук України

Міністерство України з питань надзвичайних ситуацій та у справах

захисту населення від наслідків Чорнобильської катастрофи

Інститут геохімії навколишнього середовища

УДК 553.31:551.24.055.003.1(477)”611”

Офіційні опоненти: доктор геолого-мінералогічних наук Коржнев Михайло Миколайович Київський національний університет імені Тараса Шевченка, професор;

доктор геолого-мінералогічних наук, професор Яценко Герман Михайлович Львівський державний університет імені Івана Франка, професор;

доктор геолого-мінералогічних наук Каталенець Анатолій Іванович Криворізький технічний університет, професор.

Провідна установа Інститут геохімії, мінералогії та рудоутворення НАН України, м. Київ

Захист відбудеться “24” грудня 2002 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.192.02 в Інституті геохімії навколишнього середовища НАН та МНС України за адресою: 03142 м. Київ, пр. Палладіна, 34а.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту геохімії, мінералогії та рудоутворення НАН України (03142 Київ, пр. Палладіна, 34).

Автореферат розісланий “23” листопада 2002 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради,

доктор геолого-мінералогічних наук Занкевич Б.О.

АНОТАЦІЯ

Плотников О.В. Геологічні чинники економічної цінності промислових запасів залізорудних родовищ в докембрійських залізисто-кременистих формаціях Українського щита. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора геологічних наук за спеціальностями: 04.00.11 - геологія металевих і неметалевих корисних копалин, 04.00.19 - економічна геологія. - Інститут геохімії навколишнього середовища НАН та МНС України, Київ, 2002.

Дисертацію присвячено питанням поліпшення залізорудної мінерально-сировинної бази гірничопромислового комплексу України. В дисертації розроблено новий напрямок в геолого-економічній оцінці родовищ, який ґрунтується на концепції оптимізації геологічної інформації. Удосконалені теоретичні основи геологічного картування залізорудних родовищ із застосуванням геоінформаційних технологій і урахуванням імовірнісної природи геологічних показників. Теоретично обґрунтована кількісна оцінка складності геологічної будови родовищ. Емпірично доведені функціональні і статистичні залежності між геологічними параметрами докембрійських залізорудних родовищ і економічними показниками їх промислових запасів. Теоретично обґрунтовані принципи економічно-доцільного ступеня геологічної вивченості залізорудних родовищ. Виявлені і теоретично доведені залежності між параметрами кондицій та геолого-економічними показниками залізодобувних підприємств. Основні результати праці впроваджені при переоцінці залізорудної мінерально-сировинної бази гірничодобувних підприємств України.

Ключові слова: залізисто-кремениста формація, залізисті кварцити, залізорудні родовища, промислові запаси, геолого-економічна оцінка.

АННОТАЦИЯ

Плотников А.В. Геологические факторы экономической ценности промышленных запасов железорудных месторождений в докембрийских железисто-кремнистых формациях Украинского щита. - Рукопись.

Диссертация на соискание учёной степени доктора геологических наук по специальностям: 04.00.11 - геология металлических и неметаллических полезных ископаемых, 04.00.19 - экономическая геология. - Институт геохимии окружающей среды НАН и МЧС Украины, Киев, 2002.

Работа посвящена вопросам улучшения железорудной минерально-сырьевой базы горнопромышленного комплекса Украины на основе установления и учёта геологических факторов экономической ценности промышленных запасов месторождений железных руд.

Выполнена геолого-экономическая оценка минерально-сырьевой базы железодобывающих предприятий Украины и мира. Показано, что несмотря на лидирующее место Украины по разведанным запасам железа, балансовые запасы горнодобывающих предприятий в значительной мере истощены. Проведена сравнительная оценка горно-геологических условий разработки железорудных месторождений Украины и стран с развитым горнопромышленным комплексом. Разработаны рекомендации по повышению качественных показателей балансовых запасов железодобывающих предприятий Украины.

Показано, что для целей геолого-экономической оценки промышленных запасов железорудных месторождений недостаточны как геотектонические и металлогенические принципы районирования железисто-кремнистых формаций, так и административно-географические, которые используются в Государственном балансе запасов. Предложена новая оригинальная схема районирования в которой учтена не только геологическая позиция и административная принадлежность месторождений, но и балансовое единство железорудной минерально-сырьевой базы горнодобывающих предприятий.

Разработаны теоретические основы и внедрена методика комплексного геологического картирования железорудных месторождений с использованием геоинформационных технологий, которая значительно повысила достоверность исходной геологической информации.

Разработаны критерии определения качества недр для железорудных месторождений докембрия. Показано, что качество недр железорудных месторождений зависит от комплекса взаимосвязанных показателей, которые определяют промышленную ценность запасов. Выполнена количественная оценка комплекса параметров месторождений, результаты которой показали, что общая геологическая сложность месторождений определяется, преимущественно, сложностью структуры месторождений и степенью изменчивости качественных показателей руд. Показано, что по сложности их геологического строения железорудные месторождения разделяются на три группы. Эта классификация может быть использована для геолого-экономической оценки запасов и определении дифференцированного налога на недра. мінеральний залізорудний гірничопромисловий родовище

Исследованы теоретические принципы и обоснована методика определения экономически целесообразного уровня достоверности геологической информации о параметрах промышленных запасов железорудных месторождений. Показано, что погрешности геологических показателей определяются, преимущественно, сложностью геологической структуры месторождений: распространением многопорядковой складчатости и разрывных нарушений. Экономически целесообразная точность геологической информации определяется сопоставлением затрат на её уточнение с возможными убытками горнодобывающих предприятий, которые вызваны погрешностями геологических показателей. Оптимальный уровень погрешностей рассчитывается из условий минимизации суммарных затрат на уточнение геологических показателей и убытков, которые несут горнодобывающие предприятия вследствие этих погрешностей.

Проведен анализ соответствия железорудной минерально-сырьевой базы горнодобывающих предприятий Украины современным требованиям рынка. Разработаны теоретические основы переоценки промышленных запасов с применением аналитических методов. Исследовано влияние кондиционных параметров промышленных запасов на геолого-экономические показатели железорудных месторождений. Показана необходимость повышения бортового содержания железа, связанного с магнетитом от 1 до 4 % в зависимости от сложности геологического строения месторождений.

Основные результаты исследований нашли промышленное внедрение при геологическом обслуживании горнодобывающих предприятий и геолого-экономической переоценке промышленных запасов железорудных месторождений в докембрийских железисто-кремнистых формациях Украинского щита.

Ключевые слова: железисто-кремнистая формация, железистые кварциты, железорудные месторождения, промышленные запасы, геолого-экономическая оценка.

SUMMARY

Plotnikov A.V. Geological factors of economical value of iron-ore deposits commercial reserves in Pre-Cambrian banded iron formations of the Ukrainian shield. - Manuscript.

Dissertation for a doctor's degree of geological sciences on the speciality 04.00.11 - geology of metallic and non-metallic mineral deposits, 04.00.19 - economical geology. - Institute of geochemistry of an environment of National Academy of Science of Ukraine, Kyiv, 2002.

The dissertation is devoted to the questions of ameliorating iron-ore mineral-raw base of the Ukraine mining complex. The new course in geological-economical estimation of deposits is developed which is based on the concept of geologic information optimization. Theoretic grounds of geological mapping with usage of geoinformation technologies and account of probability nature of geologic information are improved. The quantitative estimate of complication of deposits geological structure is founded. Functional and statistical dependences between geologic parameters of Pre-Cambrian iron-ore fields and economical indices of their commercial recerves are empirically proved. Principles of economically expedient extent of geologic study of iron-ore deposits are theoretically grounded. Dependences between standards parameters and geoeconomical indices of iron-ore enterprises are revealed and theoretically proved. Basic results of studies are introduced at reassesment of iron-ore mineral-raw base of the Ukraine mining plants.

Key words: a banded iron formation, ferruterous quartzites, iron-ore fields, commercial reserves, geological-economical estimation

Розділ 1. Стан і перспективи розвитку залізорудної мінерально-сировинної бази України і світу. Обґрунтування напрямків, об'єктів та методів досліджень.

Світові запаси залізних руд складають 140 млрд. т, серед яких 74 млрд. т заліза. Проте розміщення залізорудних родовищ на планеті нерівномірне. Лише три країни: Україна, Росія й Австралія - володіють 46% світових запасів заліза. Ресурси цього металу в Україні найбільші у світі та становлять майже 12 млрд. т, що перевищує 16 % світових розвіданих запасів. Розробка залізорудних родовищ здійснюється у 50-ти країнах світу. Проте понад 91% світового видобутку залізної руди сконцентровано у десяти країнах. Україна посідає сьоме місце з видобутку залізної руди, виробляючи 5% світового обсягу товарної залізорудної продукції.

Світовий видобуток товарної залізної руди постійно зростає і на сьогодні перевищує 1 млрд. т/р. Статистичний аналіз розвитку залізорудної мінерально-сировинної бази України і світу на основі даних світового постачання і попиту на залізорудну продукцію на світовому ринку за останні тридцять років довів наявність певного додатного тренду з періодом 11-12,5 років і амплітудою до 110 млн. т на рік. Прогноз із застосуванням методів гармонічного аналізу, який з одного боку враховує тенденцію до зростання світового споживання залізної руди, а з іншого - періодичність цього процесу, дозволяє передбачити поступове зростання споживання залізної руди у світі, рівень якого у 2010 році перевищуватиме 1010 млн. т. Аналіз структури та якісних показників залізорудної продукції доводить, що випереджаючими темпами зростатиме споживання залізних руд для якісної металургії. Незважаючи на зростання видобутку залізної руди у світі, в Україні спостерігається спад залізодобувного виробництва. У зв'язку з цим актуального значення набуває питання геолого-економічної переоцінки залізорудної мінерально-сировинної бази України.

Для визначення перспектив розвитку залізорудної мінерально-сировинної бази України була проведена її оцінка з урахуванням сучасних вимог як вітчизняних, так і закордонних металургійних підприємств до якості залізорудної продукції, а також потенційні можливості сировинної бази основних конкурентів України на світовому і передусім європейському ринках.

Оскільки 98,5% залізорудної продукції використовують для потреб чорної металургії, то вимоги до якості мінерально-сировинної бази виходять із вимог до сталі, чавуну, а також з технологічних особливостей сталеплавильного виробництва. В Україні та Східній Європі основним технологічним процесом є доменний, тому вимоги до якості залізорудної продукції орієнтовано на нього. Вимоги до якості залізорудної продукції, яка експортується до Західної Європи, вищі, оскільки визначаючою тенденцією металургійного виробництва у цьому регіоні є безпосереднє відновлення заліза в рудах, минаючи доменний процес. Про ретельність оцінки залізорудної сировини європейськими споживачами свідчать чинні світові стандарти (нині по залізних рудах їх 38). Передусім висуваються вимоги до якості вихідної мінеральної сировини - гомогенність рудного мінералу і його ізоморфна чистота. Магнетит родовищ залізистих кварцитів, особливо низьких фацій метаморфізму, містить домішки магнію, алюмінію, титану, марганцю та інших елементів, а також субмікроскопічні включення продуктів розпаду твердих розчинів або реліктових мінералів. Якісний і кількісний склад елементів-домішок у магнетиті визначається формаційною належністю руд, а також умовами осадконакопичення.

Беручи до уваги вищезазначене, було проаналізовано мінерально-сировинну базу та залізорудну продукцію гірничодобувних підприємств України і світу, які розробляють родовища залізистих кварцитів. Аналіз довів, що за вмістом заліза Українські гірничодобувні підприємства дещо поступаються закордонним гірничопромисловим компаніям (рис. 1). Найякіснішою продукцією характеризуються Швецькі гірничодобувні підприємства Greensberg і Malmberget, які розробляють родовища залізисто-кременистих формацій, що залягають в суперкрустальних породах сфекофенського віку (найдревнішої частини докембрію). Майже до кінця XIX віку виконувалися роботи на родовищах Центральної Швеції, породи яких характеризувалися досить низьким вмістом фосфору (0.007-0.03%) і сірки (0.001-0.1%). Нині розробляються родовища Північної Швеції, де залізисто-кременисті формації утворюють смугу завширшки 100 км.

Друге місце за вмістом заліза посідають залізодобувні підприємства Росії, які розробляють Лебединське і Костомукшське родовища. Взагалі в Росії розробляються 26 залізорудних родовищ. Проте їх розташування досить нерівномірне і сконцентроване переважно в 4 регіонах - Північно-Західному, Центральночорноземному, Уральському та Сибірському. Обсяги видобутку скорочуються. Якщо в 1990 р. потужності по видобутку сирої руди і виробництва товарної продукції становили відповідно 263,9 і 107,9 млн. т, то за останні роки виробництво скоротилося до 70-74 млн. т. На сьогодні дві третини потужностей із видобутку залізної труди розміщуються в Центральночорноземному і Північно-Західному регіонах, де сконцентровано 32% потужностей чорної металургії. На Уралі та в Сибіру міститься 33% потужностей залізорудних підприємств і 68 % потужностей металургії. Внаслідок цього на Урал щорічно завозиться 55% залізорудної сировини з інших регіонів Росії і Казахстану. Значна частина залізорудних підприємств Уралу і Казахстану незадовільно забезпечені запасами залізорудної сировини і в найближчій перспективі ці регіони можуть залишитися без власної бази. Без освоєння нових родовищ в Алтайському краї, КМА та низці інших регіонів, для чого потрібні значні інвестиції, Росія із країни експортера залізорудної сировини перетвориться в імпортера.

Понад 60% світового експорту якісної залізорудної продукції припадає на Бразилію і Австралію. Залізодобувні підприємства цих країн дедалі більше завойовують ринок залізорудної продукції, у тому числі і європейський, витісняючи українські підприємства. У Бразилії працюють 12 залізорудних підприємств, найбільшим з яких є компанія CVRD, яка експлуатує родовища району Мінас Жераис. Найбагатші родовища належать до світи Ітабіра серії Мінас віком 1 млрд. років. Основна залізиста формація (Гаує Ітабіра) складена гематитовими кварцитами. Перспективні залізорудні родовища розвідані в штатах Баия, Ампа, Пара, Мату-Гросу із загальними розвіданими запасами 7600 млрд. т. Запаси руди в гірничих відводах підприємств і резервних ділянках родовищ, що розробляються, складають 22,3 млрд. т.

В Австралії залізорудна продукція виробляється на 13-ти підприємствах, які розробляють родовища залізисто-кременистих формацій докембрійських блоків Йілгарн, Пілбара і басейну Хамерслі. Із загального обсягу видобутку 97% припадає на залізорудну провінцію Хамерслі на півночі штату Західна Австралія. Басейн завширшки 250 км, завдовжки 500 км. Потужність залізисто-кременистої формації становить 1145 м. Запаси руди, яка вміщує понад 50% заліза, перевищують 20 млрд. т, із яких більше половини складають гематит-гетитові руди із вмістом заліза 58-65%. В залізорудній провінції Хамерслі розробляють чотири основних типи залізних руд. Тверда масивна гематитова руда містить (%): FeO - 64-69, P<0.05, SiO₂ <1. Смугасті гематит-гетитові руди із вмістом (%): заліза - 58-64, P - 0.1%, SiO₂ - до 3%. Конгломератові руди вирізняються уламками масивного твердого гематиту, зцементованого крихким лімонітом і гетитом. Пізоліт-лімонітові руди складені гематитом, магнетитом, гетитом та лімонітом. Вміст FeO - 50-60%. На п'яти гірничо-збагачувальних підприємствах компанії Хамерслі виробляється 57,5 млн. т. товарної руди, Mount Tom Price - 56 млн. т сирої руди і 22 млн. т товарної руди, Paraburdoo і Channar, відповідно, 45 та 21 млн. т за рік. На підприємствах компанії ВНР виробляють до 50 млн. т товарної руди, а в компанії Roby River - 28 млн. т.

Запаси залізних руд в Індії складають біля 13 млрд. т. З них високосортні руди з вмістом заліза 65% становлять 10%. Середньосортної руди із вмістом заліза 62-65% - 33%, понад 55% - руди з меншим вмістом заліза. Переважна більшість запасів розміщується в Сінгбумському районі штату Біхар, а також в навколишніх дільницях штатів Орісса, районах Драг, Райпур і Бастар штату Мадх'я-Прадеш, на території Гоа і в Майсурі. Загальна потужність залізорудного розрізу - 2000-2500 м. Руду добувають на 22-х залізорудних підприємствах. Основні компанії з виробництва товарної продукції - Мадх'я-Прадеш (18 млн. т.), Гоа (15,5 млн. т.), Біхар (13,3 млн. т.), Карнатака (13 млн. т.), Орісса (9,1 млн. т). Вміст Fe у вихідній руді становить 66-68%, P - 0.006-0.12, S<0.05%.

Розвиток залізорудної мінерально-сировинної бази Китаю відстає від потреб чорної металургії країни. Тому Китай постійно імпортує залізорудну сировину. Протягом 1985-1990 рр. обсяг знизився з 47 до 7,5 %, а за 1990-ті роки зріс із 14 до 55 млн. т, що становить 18% від потреби в залізорудній сировині. Китай має великі запаси залізної руди, які, за оцінками експертів, перевищують 55 млрд. т. Із них балансові - до 16-17%. Родовища вирізняються переважно бідними рудами із вмістом заліза до 30%. Запаси багатих руд із низьким вмістом сірки незначні. Руди підлягають збагаченню, вміст заліза в концентраті в середньому 62%, іноді сягає 65-68%. Низький вміст заліза в руді, складні гірничо-геологічні умови та слаборозвинута інфраструктура в місцях розміщення родовищ - все це робить їх непривабливими для інвестицій, у тому числі іноземних, що і є основною причиною низьких темпів розвитку залізорудних підприємств. Основні імпортери залізної руди в Китай - Австралія та Індія.

В Україні працюють десять гірничодобувних підприємств, які розробляють залізорудні родовища. З них шість гірничо-збагачувальних комбінатів, що розробляють родовища залізистих кварцитів і чотири рудники з видобутку багатих залізних руд. Особливістю залізорудної мінерально-сировинної бази України є штучно низька якість і гірші умови розробки порівняно з аналогами у країнах із ринковою економікою. Так, практично ніде у світі залізна руда не добувається з таких глибин, як в Україні. Баланс запасів переобтяжений нерентабельними в найближчому майбутньому ресурсами і його переоцінка за ринковими критеріями призведе до зменшення його абсолютної величини розвіданих запасів. Незважаючи на те, що виконані дослідження і попередні оцінки вказують наявність значних можливостей приросту прогнозних ресурсів залізних руд у межах Криворізько-Кременчуцької, Білоцерківсько-Одеської, Горіхово-Павлоградської та Центрально-Приазовської металогенічних зон, будівництво нових підприємств для добування та переробки залізних руд потребує чималих коштів і за сучасного економічного стану країни неможливе. За теперішніх умов доцільніше спрямувати геологічні дослідження на суттєве поліпшення наявної мінерально-сировинної бази, її розширення і довивчення з нових позицій, орієнтуючись передусім на сучасні вимоги ринку.

Розділ 2. Геологічна будова промислових залізорудних родовищ Українського щита у світлі новітніх даних комплексного картування.

Геологічною основою для визначення економічної цінності промислових запасів залізорудних родовищ в докембрійських залізисто-кременистих формаціях явились роботи Я.М. Бєлєвцева (1953, 1975, 1976, 1989, 1990 та ін.), Р.Я. Бєлєвцева (1974, 2000), О.Б. Боброва (1994), Є.Б. Глеваського (1970, 1984, 1986, 1988, 2002), Л.С. Галецького (1984, 1986, 1996), О.Д. Додатко (1987, 1985), В.Д. Євтєхова (1978, 1986) Б.О. Занкевича (1986, 1996, 2002), Г.І. Каляєва (1965, 1972, 1984, 1988), А.І. Каталенця (1989, 1990, 1996), В.Б. Коваля (1978, 1990, 2002), Є. О. Куліша (1987), М.М. Коржнева (1992, 1993), В. М. Кравченко (1976, 1980, 1986), Є.М. Лазько 1987, 1988, 1990), Ю.П. Мельника (1973), О.В. Орлінської (1997, 1999, 2001), І.С. Паранько (1988, 1990, 1991), Б.І. Пирогова (1969, 1973, 1983, 1989), К.Ф. Тяпкіна (1966, 1982, 1983, 1986), М.І. Черновського (1963, 1975, 1989, 1986), М. О. Ярощук (1971, 1974, 1975,1986, 1983, 2002), Г.М. Яценко (1984, 1987, 1988,1990) та ін., в яких висвітлені регіональні питання тектоніки, стратиграфії, мінералогії, геохімії, рудоутворення.

Поряд з зазначеними роботами були використані результати структурно-геологічного і мінералого-технологічного картувань, виконаних за участю автора з 1994 по 2002 рр. Для визначення кількісних показників зруденіння автором були використані методи варіаційної статистики та геостатистичний аналіз. Аналіз варіограм свідчить, що в загальній мінливості параметрів рудних покладів домінує випадкова складова. До того ж її частка при зменшенні густоти спостережень (сітки розвідувальних свердловин або інтервалів виробування) різко (у 2-3 рази) зростає і практично сягає рівня загальної мінливості. Тому, враховуючи незначну частку закономірної мінливості параметрів рудних покладів, використовувалась, переважно, величина загальної мінливості руд.

Головні геологічні фактори, що визначають методику геолого-економічної оцінки промислових запасів залізорудних родовищ є:

2. Ступінь переривчастості продуктивних товщ більшості родовищ незначна (коефіцієнт переривчастості 2-17%). Виключенням є Тернівське родовище, для якого цей показник складає 28 %. Для родовищ Інгулецької антикліналі, Глеєватського, Інгулецького характерною є присутність некондиційних включень у вигляді витриманих за потужністю і простяганням пачок некондиційних залізистих кварцитів і сланців, що суттєво не ускладнює внутрішню будову продуктивних товщ. В межах Тернівського родовища внутрішньорудні включення некондиційних залізистих кварцитів і сланців різко ускладнюють будову продуктивної товщі у зв'язку із значною їх кількістю, непостійністю розмірів і незакономірним розподілом по окремим тектонічним блокам.

3. Складність внутрішньої будови продуктивних товщ досліджених родовищ визначається, переважно, їх тектонічною структурою. Родовища і ділянки родовищ з простою структурою характеризуються також простою внутрішньою будовою продуктивних товщ. Ускладнення структури родовищ внаслідок прояву плікативних і диз'юнктивних порушень обумовлює ускладнення внутрішньої будови продуктивних товщ, оскільки контури рудних тіл, складених різними мінеральними відмінами руд, повторюють складчасті вигини або зміщення всієї товщі по розривах. Цей висновок підтверджується розмірами елементарних геологічних блоків, що складені одним різновидом руди і мають витримані елементи залягання: максимальні їх значення зафіксовані для родовищ моноклінального структурного типу (Глеєватське, Горішні-Плавнинське, а також для ділянок в межах крил синклінальних структур Скелеватського, Інгулецького і Валявкинського родовищ). Порівняно невеликі розміри елементарних блоків характеризують складну внутрішню будову Тернівського, південної частини Ганнівського, північної частини Валявкинського і замкових ділянок Скелеватського та Інгулецького родовищ. Розмір елементарних блоків може бути використаний як основний показник для групування родовищ залізистих кварцитів при їх геолого-економічній оцінці.

Для групування родовищ за природними факторами важливе значення має також потужність залізистих горизонтів і пачок, складених різними технологічними сортами руд. Горизонтальна потужність окремих залізистих горизонтів (пластів) або продуктивних товщ досліджених родовищ змінюється у досить широких межах. Це обумовлено проявом ізоклінальної складчастості різних порядків різною інтенсивністю диз'юнктивної тектоніки, а також зміною фаціальних умов осадконакопичення. Проте мінливість потужності рудних покладів має, переважно, еволюційний і закономірний характер, що дозволяє проводити вірогідну інтерполяцію і кореляцію між розрізами, які відстоять однин від одного на десятки і навіть на сотні метрів. Для відносно малопотужних залізистих пластів середньоквадратичне відхилення потужності змінюється в межах 15-30 м. У відповідності з цим, коефіцієнт варіації потужності залізистих пластів дорівнює 20-30%. Для родовищ з потужністю рудних пластів до 400-600 м властиве збільшення величини її середньоквадратичного відхилення до 100 м і більше. Згладжені за допомогою кубічних сплайнів величини коефіцієнтів варіації потужностей мають низькі значення (1-3%) і не перевищують 5%, що свідчить про різке домінування закономірної частки мінливості потужності рудних покладів над випадковою. Тому потужність продуктивних товщ залізорудних родовищ слід розглядати як один із витриманих показників. Додатковим підтвердженням цього є високі значення довжини півхвилі закономірних коливань, що змінюються від 160 до 300 м. За мінливістю загальної потужності залізорудних пластів досліджені родовища практично не відрізняються між собою.

Таким чином, найбільш суттєво залізорудні родовища відрізняються між собою за складністю геологічної структури і, як наслідок, за складністю внутрішньої будови рудних покладів. Ці критерії є провідними при геолого-економічній оцінці залізорудних родовищ.

Розділ 3. Геологічні фактори, що обумовлюють економічну цінність промислових запасів залізорудних родовищ в докембрійських залізисто-кременистих формаціях Українського щита.

Освоєння родовищ корисних копалин в умовах конкурентної економіки вимагає чіткого визначення поняття якості надр, проте критерії, за якими встановлюється ця категорія, суперечливі. Визначення показників, за якими можна порівнювати “якість родовищ”, є актуальним як для геолого-економічної оцінки запасів так і для визначення диференційованого податку на надра, який сплачують гірничодобувні підприємства України. У поточний час він однаковий, незважаючи на “якість надр”. Проте є очевидним, що одні підприємства мають більш сприятливі гірничо-геологічні умови видобутку і збагачення руд, інші - менш сприятливі. До того ж геологічні чинники значною мірою обумовлюють рентабельність гірничодобувних підприємств і конкурентноздатність їх продукції. Зазначене обумовлює доцільність диференційованого податку на надра. Але для його впровадження необхідно визначити головні геологічні чинники економічної цінності промислових запасів залізорудних родовищ і дати кількісну оцінку поняттю “якість надр”.

Для дослідження структури геологічних факторів, які визначають економічну цінність промислових запасів, були проаналізовані геологічні і техніко-економічні показники залізорудних родовищ гірничодобувних підприємств України за весь період їх експлуатації. Для родовищ залізистих кварцитів (які складають понад 80% промислових залізорудних запасів) цей період склав понад тридцять років. Передусім були проаналізовані ті параметри промислових запасів, які залежать від природних умов родовищ і впливають на техніко-економічні показники гірничодобувних підприємств (рис. 2). Це гірничо-геологічні умови родовищ (коефіцієнт розкриття, фізико-механічні властивості порід, гідрогеологічні умови) і технологічні властивості корисних копалин (вміст корисного компонента в руді та концентраті, вихід і вилучення концентрату при збагаченні мінеральної сировини).

Для визначення кількісних показників залежності рентабельності підприємств від геологічних чинників був застосований апарат регресійного аналізу. Аналізу підлягали тридцять різних показників (загальні запаси руди у родовищах, середній вміст заліза в руді - , вміст заліза у концентраті - , вихід концентрату - , вилучення заліза до концентрату - , коефіцієнт розкриття, річний видобуток руди, обсяги виробництва концентрату, собівартість видобутку та переробки руди та ін.) за весь період роботи гірничо-збагачувальних комбінатів України, що експлуатують родовища залізистих кварцитів Криворізько-Кременчуцького залізорудного поясу: Інгулецького, Південного, Новокриворізького, Центрального, Північного та Полтавського. В результаті такого аналізу виявилось, що на рентабельність розробки родовищ і збагачення мінеральної сировини впливають передусім мінералого-технологічні властивості корисних копалин. Коефіцієнт множинної кореляції між рентабельністю підприємств і технологічними показниками залізистих кварцитів дорівнює r=0.8. Рівняння залежності має вигляд: Рентабельність=1.45-0.66-2.4+2.23-0.96. Цією залежністю пояснюється понад 64% мінливості рентабельності гірничодобувних підприємств.

Коефіцієнт множинної кореляції між рентабельністю та показниками, що характеризують гірничо-геологічні умови розробки родовищ (коефіцієнтом розкриття - К_р, масштабом родовища - М та узагальненою характеристикою фізико-механічних властивостей гірських порід - виходом гірської маси з одного погонного метра свердловини - К_вих) становить r=0.62, що пояснює понад 30% мінливості рентабельності на гірничодобувних підприємствах. Залежність рентабельності розробки родовищ залізистих кварцитів від гірничо-геологічних умов має вигляд Рентабельність=0.399К_вих+0.355М -0.25 К_р. Встановлені залежності, по-перше, характеризуються досить високим ступенем надійності, оскільки базуються на фактичних даних від стадії попередньої розвідки до практично повного відпрацювання промислових запасів. По-друге, встановлені залежності мають високий ступінь стійкості впродовж всього періоду геологічних досліджень, незалежно від зміни технологічних режимів відпрацювання родовищ, економічної і політичної ситуації, кон'юнктури ринку та ін. (тобто від дії економічних, політичних, технічних і технологічних факторів).

Визначальними факторами економічної цінності промислових запасів залізних руд є мінералого-технологічні властивості мінеральної сировини: вміст заліза, пов'язаного з магнетитом в концентраті, вилучення заліза в концентрат і вихід концентрату (коефіцієнт кореляції з рентабельністю - 0.8) та гірничо-геологічні параметри родовищ (загальна структура родовища, морфологія рудних покладів, фізико-механічні властивості руд (коефіцієнт кореляції з рентабельністю - 0.62).

Встановлені показники визначають “якість надр” і саме їх необхідно враховувати при порівняльній геолого-економічній оцінці запасів і визначенні диференційованого податку на надра.

Розділ 4. Вплив похибок визначення геологічних параметрів залізорудних родовищ при розвідці і експлуатації на економічні показники підприємств гірничодобувної галузі України.

Геолого-економічна оцінка залізорудних родовищ повинна базуватись на досить повних і вірогідних геологічних матеріалах. Але геологічна інформація про параметри родовищ на будь-якій стадії розвідки та експлуатації характеризується певною часткою ймовірності та містить різноманітні за знаком і величиною похибки. Це є наслідком, по-перше, природної мінливості властивостей і параметрів родовищ (рудних покладів), а по-друге - обмеженої кількості точок безпосереднього їх спостереження, що складають незначну частину обсягів геологічних об'єктів. Проте імовірнісний характер геологічної інформації як правило не враховується при геолого-економічній оцінці родовищ. Це призводить до того, що при експлуатації родовищ геологічні показники не підтверджуються. Як наслідок, не виконуються передбачені проектом показники по обсягам видобутку і переробки мінеральної сировини, її якості і складу, що в свою чергу погіршує економічні показники гірничодобувних підприємств і призводить до економічних збитків.

Аналіз особливостей геологічної будови залізорудних родовищ показує, що похибки у визначенні параметрів промислових запасів визначаються, переважно, ступенем мінливості геологічних показників у просторі. Для кількісної оцінки ступеня мінливості показників рудних покладів були використані звичайний (не згладжений) коефіцієнт варіації, згладжений коефіцієнт варіації і варіограми. Мінливість параметрів залізорудних родовищ в свою чергу залежить від складності внутрішньої будови родовищ: розвитку багатопорядкової складчастості і розривних порушень та ін. За даними геолого-структурного картування залізорудних родовищ, проведеного автором, похибки детальної розвідки у визначенні контактів рудних покладів досягають 100 метрів, складаючи в середньому близько 10 м.

Зрозуміло, що з підвищенням щільності сітки розвідувальних свердловин точніше апроксимується форма рудного покладу і зменшується ймовірність додаткових витрат на розкриття і переробку руди, спричинених непідтвердженням геологічних показників (контактів рудних тіл з вміщуючими породами або контактів різних технологічних типів руд, які потребують селективного видобутку і переробки). Але буріння свердловин у поточний час має дуже високу вартість. В разі постійного згущення сітки розвідувальних свердловин витрати на їх буріння можуть зрівнятись і навіть перевищити витрати на додаткове розкриття рудних покладів і переробку руд, що обумовлені похибкою визначення геологічних параметрів родовищ. Тому вибір економічно доцільного рівня похибки геологічних показників є дуже важливим чинником економічної цінності промислових запасів.

Загальні збитки гірничодобувних підприємств внаслідок похибок у визначенні геологічних показників складаються зі:

- збитків від похибок у підрахунку запасів руди по експлуатаційним горизонтам, типам і різновидам руд;

- збитків від похибок у визначенні контурів тіл кондиційних руд, а також їх типів і різновидів;

- збитків у прогнозуванні технологічних показників руд по їх типам і різновидам (вміст заліза в концентраті, вихід концентрату, вилучення заліза до концентрату тощо).

Проведений теоретичний аналіз економічних збитків залізодобувних підприємств України, що виникають внаслідок похибок у визначенні геологічних параметрів родовищ дозволив винайти оптимальний рівень точності геологічних показників при геолого-економічній оцінці промислових запасів. Основною методологічною передумовою оптимізації є імовірнісний характер вихідної геологічної інформації. Економічно доцільний рівень точності геологічних показників визначається співставленням витрат на їх уточнення з можливими збитками гірничодобувних підприємств, які виникають внаслідок похибок. Оптимальний рівень похибок загальних запасів руди в родовищі, запасів окремих технологічних типів і сортів руд, якісних показників мінеральної сировини і технологічних її властивостей розраховується за умов мінімізації сумарних витрат на їх уточнення і збитків, які зазнають гірничодобувні підприємства внаслідок цих похибок при експлуатації родовищ.