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 553.31:330.115

ЕКОНОМІЧНА ЕФЕКТИВНІСТЬ ЕКСПЛУАТАЦІЙНОЇ РОЗВІДКИ РОДОВИЩ ЗАЛІЗИСТИХ КВАРЦИТІВ

Спеціальність 04.00.19 - «Економічна геологія»

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата геологічних наук

САЗОНОВА Юлія Віталіївна

Київ 2008

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Київському національному економічному університеті ім. Вадима Гетьмана

Науковий керівник: доктор геологічних наук, професор ПЛОТНИКОВ Олександр Володимирович, Криворізький економічний інститут Київського національного економічного університету ім. Вадима Гетьмана, проректор

Офіційні опоненти: доктор геолого-мінералогічних наук, професор КАТАЛЕНЕЦЬ Анатолій Іванович, Інституті геохімії навколишнього середовища НАН та МНС України, старший науковий співробітник

доктор геолого-мінералогічних наук КОРЖНЄВ Михайло Миколайович, Київський національній університет ім. Т. Шевченка, професор

Захист відбудеться «16» квітня 2008 р. об 11 год. на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.192.02 Інституту геохімії навколишнього середовища НАН та МНС України за адресою: м. Київ, пр. Палладіна, 34-а.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту геохімії, мінералогії та рудоутворення за адресою м. Київ, пр. Палладіна, 34.

Автореферат розісланий « » березня 2008 р.

Вчений секретар спеціалізованої

вченої ради Д 26.192.02

кандидат геолого-мінералогічних наук Семенюк М.П.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Родовища залізистих кварцитів розглядаються як одна з провідних баз економіки України. Експлуатаційна розвідка забезпечує вихідними даними поточне планування і виконання видобувних і переробних цехів гірничо-збагачувальних комбінатів, підвищення економічної ефективності виробництва кінцевої продукції підприємства (концентрату).

З часу виходу “Инструкции по геологическому обслуживанию горно-обогатительных комбинатов Криворожского бассейна” (1980 рік), яка діє і нині, відбулись певні зміни умов виконання експлуатаційної розвідки. Зокрема: зросло значення оцінки економічної ефективності експлуатаційної розвідки, що в “Инструкции…” не розглядається; зросли вимоги до якості концентрату, що викликало підвищення кондицій на залізисті кварцити окремих родовищ (Скелюватське, Інгулецьке), а отже умови оконтурення рудних покладів; значно уточнена геологічна будова родовищ залізистих кварцитів; значне поглиблення кар'єрів погіршило умови проведення експлуатаційної розвідки; здійснено перехід від розвідки свердловинами колонкового буріння до розвідки свердловинами шарошечного буріння; зросла роль геофізичного опробування розвідувальних свердловин.

Тому, дослідження з питань економічної ефективності експлуатаційної розвідки залізистих кварцитів як руд, що підлягають збагаченню, слід вважати актуальним як з наукової, так з прикладної точки зору.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами.

Зміст, тематична спрямованість і мета роботи відповідають “Загальнодержавній програмі розвитку мінерально-сировинної бази України на період до 2010 року”. Дисертація відповідає тематиці наукових робіт Криворізького економічного інституту, в яких дисертант брала участь.

Основна мета досліджень полягає в оцінці економічної ефективності експлуатаційної розвідки залізистих кварцитів як руд, що підлягають збагаченню, і в визначенні шляхів її підвищення.

Виділяються наступні задачі досліджень:

Проаналізувати геологічні фактори, що впливають на економічну ефективність експлуатаційної розвідки.

Визначити місце і роль експлуатаційної розвідки в процесі експлуатації родовищ залізистих кварцитів.

Розробити способи оперативної оцінки запасів залізистих кварцитів на стадії їх експлуатаційної розвідки.

Визначити шляхи підвищення економічної ефективності експлуатаційної розвідки як такої і використання результатів розвідки залізистих кварцитів при їх розробці і збагаченні.

Об'єктом досліджень прийнято експлуатаційну розвідку родовищ залізистих кварцитів України, які експлуатуються, і розглядаються як галузь виробництва, що має важливе значення для економічного розвитку країни. Нині в Україні шістьма гірничо-збагачувальними комбінатами розробляється дев'ять родовищ залізистих кварцитів.

Предметом дослідження прийнято економічну ефективність експлуатаційної розвідки, як складової частини складного процесу розробки і переробки (збагачення) залізистих кварцитів, яка забезпечує видобувні і збагачувальні цехи підприємства вихідною геологічною інформацією, необхідною для вирішення економічних питань виробництва.

Методи дослідження. Дослідження з економічної ефективності експлуатаційної розвідки виконувались на підставі сучасних вимог до якості продукції гірничо-збагачувальних комбінатів, аналізу особливостей геологічної будови родовищ залізистих кварцитів, умов їх розробки. Важливим є аналіз даних хімічного, фазового і технологічного опробування залізистих кварцитів (всього використано дані 5820 проб).

Важливим елементом методики досліджень є раціональне використання сучасних математичних методів обробки геологічних даних. Найбільш ефективно вперше використано математичні методи при вирішенні наступних питань: експлуатаційний розвідка запас кварцит

Порівняння природних різновидів (технологічних сортів) залізистих кварцитів за їх багатовимірними ознаками (розділ 2).

Використання кореляційного аналізу для оперативної економічної оцінки залізистих кварцитів за даними експлуатаційної розвідки. За одиницю спостережень приймались групи проб, що виділяються за вмістом в руді заліза, що входить до складу магнетиту.

З метою забезпечення оперативної оцінки суми втрат від похибок оконтурення рудних покладів і витрат на розвідку, визначення оптимальних відстаней між розвідувальними перетинами в дисертації вперше використані положення фрактальної геометрії.

Головна теоретична цінність виконаних досліджень полягає в аналізі методики, способу, систем експлуатаційної розвідки на економічній основі. Теоретичне значення мають також розглянуті в роботі питання забезпечення оперативності вирішення економічних питань забезпечення гірничо-збагачувального підприємства вихідною геологічною інформацією. Викладені вище питання методики математичної обробки геологічних даних також мають теоретичне значення.

Практичне значення проведених досліджень полягає в подальшому удосконаленні експлуатаційної розвідки, підвищенні економічної ефективності її результатів. При розробці методичних положень по геологічному обслуговуванню кожного з діючих гірничо-збагачувальних комбінатів викладені в дисертації дослідження могли б скласти основу розділів “Експлуатаційна розвідка”.

Положення, винесені на захист.

Експлуатаційна розвідка залізистих кварцитів розглядається як необхідна складова частина загального процесу видобутку і збагачення залізистих кварцитів, оскільки вона забезпечує підприємство вихідною інформацією для вирішення поточних виробничих задач підприємства.

Експлуатаційна розвідка може бути економічно ефективною, якщо вона враховує особливості геологічної будови родовищ в цілому чи їх окремих дільниць. З метою ефективного усереднення руд чи їх селективного видобутку порівняння природних різновидів повинно виконуватись за багатовимірними ознаками.

Оперативна економічна оцінка залізистих кварцитів необхідна для вирішення поточних економічних питань підприємства в цілому. Економічна оцінка виконується оперативно на підставі кореляційної залежності добутку (гв) виходу концентрату (г) і вмісту заліза в концентраті (в) від основного показника якості кварцитів б_mt - вмісту в кварцитах заліза, що входить до складу магнетиту.

Сума втрат від похибок оконтурення покладів залізистих кварцитів і витрат на розвідку оперативно оцінюється на підставі положень фрактальної геометрії. За мінімальним значенням цієї суми визначається оптимальна відстань між розвідувальними свердловинами.

Експлуатаційну розвідку рекомендується виконувати в комплексі з геологічною документацією і опробуванням уступів кар'єрів, що забезпечує економічний ефект при проведенні вибухових робіт, формуванні откосів постійних бортів кар'єрів та інших гірничих робіт.

Публікації. Найбільш важливі результати досліджень за темою дисертаційної роботи опубліковані в чотирьох статтях і доповідались на науковій конференції Криворізького Технічного Університету, в Донецькому економіко-гуманітарному інституті та в Донецькому Національному Технічному Університеті.

Обсяг і структура дисертації. Дисертація складається із вступу, чотирьох розділів, висновків і списку використаних джерел з 137 найменувань, містить 28 таблиць, 31 рисунок і 9 додатків. Загальний обсяг роботи 178 сторінок, основний текст викладено на 117 сторінках.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

В розділі 1 «ЗАЛІЗОРУДНА МІНЕРАЛЬНО-СИРОВИННА БАЗА УКРАЇНИ І РОЛЬ ЕКСПЛУАТАЦІЙНОЇ РОЗВІДКИ ЗАЛІЗИСТИХ КВАРЦИТІВ В ЇЇ ОСВОЄННІ» в першу чергу проаналізований стан залізорудної мінерально-сировинної бази України, її положення в світовій економіці. В Україні розробляються багаті залізні руди з вмістом заліза Fе>46% і неокислені залізисті кварцити як руди, що потребують збагачення. При цьому залізисті кварцити складають понад двох третин загального видобутку залізних руд. Від 40% до 50% видобутих багатих руд і продукту збагачення (концентрату) експортується. Перспективи експорту залізорудної сировини для України значні, зокрема в європейські країни. Це зумовлено меншими відстанями і, отже, меншими витратами на транспортування порівняно з відстанями від головних постачальників залізорудної сировини - Австралії, Бразилії, Південної Африки (ПАР). Видобуток багатих залізних руд спадає через значні глибини шахт.

Ціна концентрату на міжнародному ринку зростає. В сучасний період конкурентноздатною є залізорудна продукція, яка містить 67-68% заліза і 4-5% кремнезему. Відношенням Fе/SiO₂ визначається рейтинг концентрату на міжнародному ринку.

За вмістом заліза в концентраті і показниками рейтингу українські гірничо-збагачувальні підприємства поступаються багатьом закордонним. Тому підвищення якості концентрату і отже його вартості, а також зниження витрат на видобувні і збагачувальні роботи розглядається як важлива проблема економіки гірничо-збагачувальних підприємств України.

По-друге, в розділі розглядається положення експлуатаційної розвідки в загальному процесі геологічних робіт.

В діючій стадійності геолого-розвідувальних робіт дорозвідка і експлуатаційна розвідка не виділяються як окремі стадії, але діючою ”Класифікацією запасів і ресурсів корисних копалин державного фонду надр”, затвердженою Кабміном України в 1997 році, визначаються необхідність і цілі розвідувальних робіт на цих стадіях в межах родовищ, введених в експлуатацію. Експлуатаційна розвідка згідно з “Класифікацією запасів…” виконується на замовлення користувача за методичними положеннями, що розробляються як стандарт гірничовидобувного підприємства.

Таким чином, в сучасних умовах експлуатаційна розвідка родовищ, зокрема родовищ залізистих кварцитів, розглядається як важливий і необхідний етап вивчення родовищ і як складова частина гірничовидобувного процесу.

Це зумовлює актуальність подальшого аналізу і удосконалення експлуатаційної розвідки залізистих кварцитів, методичних положень експлуатаційної розвідки кожного з родовищ залізистих кварцитів, що розробляються.

Зокрема, в розділі підтверджено, що геологічна інформація, одержана за даними свердловин шарошечного буріння, в достатній мірі надійна. Порівняння даних геофізичного і хімічного опробування показало їх високу збіжність. Систематичні відхилення вмісту Fе_mt геофізичних даних від даних хімічних проб дорівнюють - 0,2 % абсолютних, або - 0,7% відносних, а середні квадратичні відхилення дорівнюють відповідно 0,27-0,33% абсолютних, або 0,95-1,26% відносних. Ці відхилення практично не перевищують допустимих похибок хімічних аналізів. Тобто, вміст в рудах заліза, що входить до складу магнетиту, геофізичними методами визначається надійно.

В розділі 2 «ГЕОЛОГІЧНІ ФАКТОРИ, ЩО ВПЛИВАЮТЬ НА РОЗРОБКУ І ЕКСПЛУАТАЦІЙНУ РОЗВІДКУ РОДОВИЩ ЗАЛІЗИСТИХ КВАРЦИТІВ» виділені провідні геологічні фактори, що визначають умови експлуатаційної розвідки.

Форма рудних покладів визначається регіональними структурами, в межах яких розташоване кожне з родовищ залізистих кварцитів.

Найбільш сприятливі для розробки і розвідки родовища синклінальної структури, до яких належить Скелюватське, Інгулецьке, Горишньо-Плавнінське (південна частина), Петрівське. Приуроченість цих родовищ до виходів замків складок на поверхню кристалічних порід зумовила значні розміри площі родовищ в плані.

Синклінальна форма родовищ забезпечує збільшену потужність залізистих пластів, значне зменшення об'ємів розкривних робіт і полегшує оконтурення рудних покладів на всіх стадіях геологічної розвідки родовищ.

Друге місце займають родовища залізистих кварцитів з моноклінальним заляганням рудних покладів з крутим їх падінням: Валявкинське, Глеюватське, Ганнівське, Горишньо-Плавнінське (в північній частині). Для забезпечення неперервного розрізу потрібно згущати розвідувальні свердловини, або вживати інші методи.

З родовищ залізистих кварцитів, що мають загальну антиклінальну форму, нині розробляється Новокриворізьке родовище. Розробка таких родовищ супроводжується найбільшими об'ємами розкривних робіт і несприятливими умовами експлуатаційної розвідки.

Четвертий тип родовищ залізистих кварцитів характеризується інтенсивним розвитком розривних порушень. З родовищ цього типу нині розробляється Першотравневе. Блокова будова родовища ускладнює границі рудних покладів, вимагає змін орієнтировки розвідувальних свердловин.

Внутрішня будова родовищ залізистих кварцитів в першу чергу визначається кількістю покладів залізистих кварцитів, або (що те саме) кількістю залізистих горизонтів, що складають родовище.

Наявність декількох пластів (рудних покладів) ускладнює умови експлуатаційної розвідки родовищ залізистих кварцитів, оскільки це вимагає оконтурення не одного, а декількох покладів. Одноіменні різновиди залізистих кварцитів, що знаходяться в різних стратиграфічних горизонтах родовища, можуть відрізнятись за показниками якості.

В межах кожного родовища виділяються мінеральні різновиди залізистих кварцитів, які розрізняються за хімічним і фазовим складом, а також за технологічними властивостями. Різновиди характеризуються досить витриманим мінеральним, хімічним складом і показниками збагачення. Коефіцієнти варіації вмісту заліза, що входить до складу магнетиту, а також вихід концентрату не перевищують 20%, а вміст заліза в концентраті (в) - 10%.

Чергування різновидів залізистих кварцитів зумовило циклічну будову рудних покладів. Середину типового циклу складають гематитові, гематит-магнетитові кварцити, які перекриваються і підстелюються магнетитовими кварцитами, які вверх і вниз по розрізу переходять в силікат-магнетитові та в карбонат-магнетитові кварцити, а останні заміняються перехідними до сланцевих порід пачками магнетит-силікатних, магнетит-карбонатних кварцитів. Часто спостерігаються скорочені цикли, в яких відсутні серединні пачки.

В окремих випадках циклічна будова горизонтів ускладнюється циклами вищих порядків, а в межах Першотравневого, Ганнівського, Петровського родовищ ускладнюється вторинними змінами кварцитів (окварцювання, карбонатизація, егірінізація, рибекітізація).

Циклічна будова рудних покладів відображає закономірні зміни якості залізистих кварцитів, і тому в процесі експлуатаційної розвідки різновиди залізистих кварцитів повинні виділятись і оконтурюватись.

На родовищах залізистих кварцитів України виділяється від семи (Скелюватське родовище) до вісімнадцяти (Першотравневе родовище) різновидів залізистих кварцитів. На родовищах, де кількість різновидів не менше 9-10, нами проведено їх зіставлення ієрархічним дивізимним методом. При цьому використовувались значення таких показників: вміст заліза загального в руді (б, %), в концентраті (в, %), в хвостах (х, %), вміст в руді заліза, що входить до складу магнетиту (б_mt, %), вихід концентрату (г,%). За міру близості різновидів приймалось значення багатовимірної декартової відстані. В результаті на кожному родовищі виділено чотири групи різновидів залізистих кварцитів. Виділені групи перекриваються між собою, що сприяє плануванню раціонального осереднення руд. Приклад наведено на рисунках 1 і 2.

Рис. 1 Дендрограма показників якості залізистих кварцитів Валявкінського родовища: 1-3 - магнетитові кварцити горизонтів: 1 - четвертого, 2 - п'ятого, 3 - шостого; 4-6 - кварцити магнетитові з гематитом горизонтів: 4 - четвертого, 5 - п'ятого, 6 - шостого; 7 - кварцити магнетитові з карбонатом п'ятого залізистого горизонту: 8-10 - кварцити гематит-магнетитові горизонтів: 8 - четвертого, 9 - п'ятого, 10 - шостого; 11-13 - кварцити карбонат-магнетитові горизонтів: 11 - четвертого, 12 - п'ятого, 13 - шостого; 14-16 -кварцити силікат-магнетитові горизонтів: 14 - четвертого, 15 - п'ятого, 16 - шостого

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 2 Перекриття груп різновидів залізистих кварцитів Валявкінського родовища. Лініями обведені групи різновидів кварцитів, близьких за якістю. Умовні цифрові позначення ті ж, що і на рис.1

Контури рудних покладів і пачок різновидів залізистих кварцитів характеризуються чіткістю границь та складністю їх форми. Рудні поклади переходять в безрудні породи сланцевих горизонтів через перехідні пачки малорудних магнетит-силікатних, карбонат-магнетит-силікатних кварцитів часто з прошарками сланців.

Наявність перехідних пачок призводить до зниження показників засмічення, оскільки засмічуючими породами будуть здебільше кварцити перехідних пачок. Важливе значення мають перехідні пачки і в тих випадках, коли два рудних поклади розділяються малопотужним шаром сланців. Тоді вони збільшують потужність некондиційних порід, які і в цьому випадку видобуваються селективно як пусті породи.

Отже, перехідні пачки повинні досліджуватись і опробуватись в процесі експлуатаційної розвідки, а їх потужність і склад враховуватись при плануванні і виконанні видобувних робіт.

На Інгулецькому, Скелюватському і Новокриворізькому родовищах залізистих кварцитів України інтенсивно розвинена складчастість різних порядків. На цих родовищах особливість дрібних складок полягає в їх зональному поширенні. Складчастість ускладнює границі рідних покладів, а отже і умови експлуатаційної розвідки.

Розривні порушення за їх значенням в геологічній будові родовищ залізистих кварцитів поділяються на три групи.

Перша група - це регіональні розломи, які служать границями родовищ:- Західний розлом обмежує Інгулецьке родовище; Головний - Горишньо-Плавнінське родовище; Західно-Тарапаківський - Валявкінське родовище; Саксаганський - Глеюватське родовище.

Розривні порушення другої групи поділяють родовища Скелюватське, Валявкінське, Новокриворізьке, Ганівське на крупні блоки, значно зміщені відносно один одного.

Розривні порушення третього порядку значно ускладнюють внутрішню будову родовищ чи їх окремих дільниць. Найбільш ускладнюється розривними порушеннями Першотравневе родовище, рудні поклади якого представлені серією блоків різних розмірів з різними елементами залягання шаруватості порід. Розривні порушення зумовлюють складну ступінчасту форму границь рудних покладів.

З розривними порушеннями пов'язані ділянки вторинних змін порід: окислення, окварцевання, карбонатизація.

Отже, розривні порушення ускладнюють експлуатаційну розвідку родовищ залізистих кварцитів і умови планування і виконання видобувних робіт і повинні виявлятись чи уточнюватись експлуатаційною розвідкою.

Деякі види геологічної інформації не можуть бути одержані на підставі експлуатаційної розвідки, як наприклад, інтенсивність і орієнтировка тріщин. Одержати таку інформацію можливо при геологічній документації забоїв кар'єра. Тому експлуатаційна розвідка повинна тісно пов'язуватись з даними геологічної документації забоїв в кар'єрах.

Розділ 3 - «ОСОБЛИВОСТІ ЕКОНОМІЧНОЇ ОЦІНКИ ЗАЛІЗИСТИХ КВАРЦИТІВ НА СТАДІЇ ЕКСПЛУАТАЦІЙНОЇ РОЗВІДКИ».

Зростання глибини кар'єрів і, як наслідок, погіршення умов розробки і експлуатаційної розвідки, нестабільність цін концентрату на зовнішньому і внутрішньому ринках вимагає оперативної економічної оцінки залізистих кварцитів в процесі видобутку і збагачення.

При збуті концентрату встановлюється базова ціна (C) тонни концентрату при базовому вмісті заліза в концентраті (в_б). Якщо ціна концентрату пропорційна вмісту заліза в концентраті (в), то цінність тонни залізистих кварцитів становитиме

Ц₁ = С··/_б (1)

де г - вихід концентрату в частках одиниці.

Якщо ціна концентрату відповідає базовій ціні з доплатою ДС гривень за 1% вмісту заліза понад в_б, то цінність тонни руди дорівнюватиме

Ц₂ = (С-ДСв_б)г+ДС(гв) (2)

Якщо ціна концентрату відповідає базовій ціні з доплатою k-ої частки базової ціни за 1% вмісту заліза понад в_б, то цінність тонни руди дорівнюватиме

Ц₃ = С(1-kв_б)г+kС(гв) (3)

Для забезпечення оперативності економічної оцінки використано кореляційну залежність показників г і гв від вмісту в руді заліза, що входить до складу магнетиту (б_mt), при цьому за одиницю спостережень приймались групи проб, що виділялись за значенням б_mt. Кореляція виконується для кожного різновиду кварцитів. Одержані дані приймались як вихідні для подальшого аналізу. В розрахунках застосовувалось зважування вихідних даних по кількості проб, що попадають в групи. Одержані коефіцієнти кореляції показників г і б_mt знаходяться в межах 0,843-0,995, а показників б_mt і гв - в межах 0,911-0,996. Середні квадратичні похибки визначення показників г і гв за рівнянням регресії дорівнюють відповідно 0,32-1,66 і 0,22-1,13 абс.%, що близьке до похибок визначення цих показників в лабораторних пробах.

На підставі викладеного можна провести класифікацію залізистих кварцитів за їх цінністю. Приклад такої класифікації наведено на рисунку 3, де чітко виділяються чотири групи (І, ІІ, ІІІ, ІV) різновидів кварциітв.

Рис. 3 Діаграма середніх значень показників б_mt (вміст заліза, що входить до складу магнетиту) і Ц (цінність однієї тонни залізистих кварцитів) в різновидах залізистих кварцитів Валявкінського родовища. Позначення 1, 2,...,16 ті ж, що на рис.1

В розділі 4 «ШЛЯХИ ПІДВИЩЕННЯ ЕКОНОМІЧНОЇ ЕФЕКТИВНОСТІ ЕКСПЛУАТАЦІЙНОЇ РОЗВІДКИ РОДОВИЩ ЗАЛІЗИСТИХ КВАРЦИТІВ» виділяється три групи питань. Чітких границь між цими групами немає.

Першу групу складають питання удосконалення розвідувальних робіт, зниження їх собівартості, забезпечення надійності і оперативності.

Оконтурення складчастих покладів залізистих кварцитів. Границі рудних покладів і некондиційних порід, перебурені розвідувальними свердловинами, на геологічних планах і розрізах проводяться в вигляді плавних ліній. Дійсні ж границі встановлюються за даними експлуатації родовищ, і для складчастих родовищ залізистих кварцитів можуть сильно відрізнятись від побудованих. При цьому певні площі залізистих кварцитів ДЅ_кв в розрізах будуть виключені при підрахунках запасів, а деякі площі некондиційних порід ДЅ_нк будуть включені в контур запасів і призведуть до “засмічення” руд. Збільшення щільності розвідувальних свердловин призводить до підвищення точності підрахунку запасів, тобто, до зменшення ДЅ_кв і ДЅ_нк, але збільшує витрати на розвідку. Доцільно приймати таку щільність свердловин, при якій сума втрат від похибок оконтурення рудних покладів і витрат на розвідку буде найменшою. Необхідні розрахунки в цьому випадку досить громіздкі і можуть виконуватись після закінчення видобувних робіт в блоці (дільниці).

Для спрощення і забезпечення оперативності розрахунків в дисертації вперше використано положення фрактальної геометрії. Показано, що найменші суми втрат від похибок оконтурення і витрат на розвідку досягаються, якщо відстань е_m між свердловинами експлуатаційної розвідки приймається рівною

(4)

де D - фрактальна розмірність, що характеризує звивистість геологічної границі;

c - витрати на буріння однієї розвідувальної свердловини;

k = (2С_кв?d_кв - С_нк?d_нк) - постійний для дільниць показник, де С_кв, С_нк цінність концентрату, що одержують відповідно з кварцитів і некондиційних порід; d_кв, d_нк - густина відповідно кварцитів і некондиційних порід. На графіках рисунку 4 наведено приклади розрахунків за викладеними положеннями.

Рис. 4 Графіки залежності витрат від похибок оконтурення Ц_ок і витрат на розвідку Ц_р від відстані е між свердловинами глибиною h=90м: а - нижня границя рудного покладу центральної частини Скелюватського родовища; б - нижня границя рудного покладу Новокриворізького родовища; в - нижня границя рудного покладу Інгулецького родовища. На малюнку заштриховані зони - допустимі інтервали значень е

Порівняння показало близкість значень е за даними безпосередніх вимірів і розрахунків на підставі фрактальної геометрії.

Забезпечення точності показників якості залізистих кварцитів окремо для кожного їх різновиду (технологічного сорту) визначається за відомою формулою

(5)

де n_о - кількість проб, яка забезпечує визначення середнього значення показника при заданій відносній похибці Р_доп;

t - коефіцієнт імовірності;

V_x - коефіцієнт варіації показника Х;

Р_доп - задана відносна похибка визначення середнього значення показника.

Обчислення за наведеною формулою виконуються за даними значень найбільш мінливого показника якості, тобто за даними вмісту в пробах заліза, що входить до складу магнетиту - б_mt.

Приймемо Р_доп рівним подвоєному значенню допустимої похибки Р_а хіманалізів, яка визначається діючими інструкціями, тобто Р_доп = 2·Р_а. В умовах нормального розподілу показника б_mt при довірчій імовірності 0,95 коефіцієнт імовірності t=1,96 (?2). За цих умов наведена формула набуває вигляду

(6)

Результати обчислень за наведеною методикою слід відносити до одного розвідувального розрізу блоку (дільниці), в межах якого виконується експлуатаційна розвідка.

Виконані розрахунки для різновидів кварцитів показали, що в переважній більшості (90%) різновидів залізистих кварцитів необхідна кількість проб (n_o) не перевищує 40, що зумовлено дуже рівномірним розподілом б_mt в різновидах руд. Підвищена кількість проб типова для залізистих кварцитів, що зазнали вторинних змін, а також для покладів, в яких різновиди кварцитів об'єднуються в технологічні сорти.

Кількість проб може прийматись більшою порівняно з обчисленою n_o, з тим, щоб забезпечити опробування різновидів руд по всій їх потужності ціле число разів.

Неперервність розвідувальних розрізів, як важлива вимога до розвідувальних робіт на будь-якій стадії, на стадії експлуатаційної розвідки, може забезпечуватись наступними заходами:

Свердловини експлуатаційної розвідки забурюються в тих точках, де закінчувалось буріння свердловин на уже відпрацьованих горизонтах, що розташовані безпосередньо над горизонтом, де ведеться розвідка.

Свердловини експлуатаційної розвідки буряться глибше на 1-2 м відносно глибини проектної розробки, щоб позбутися ненадійного опробування в верхніх (початкових) частинах розрізів, де кварцити порушені вибухами при розробці горизонтів, що залягали вище.

Профілі свердловин експлуатаційної розвідки слід суміщати з розвідувальними профілями попередніх стадій розвідки.

Якщо кут нахилу шаруватості більший 70^o, то забезпечити неперервність розвідувальних розрізів можна шляхом опробування поверхні підірваної вибухом гірничої маси, або забоїв кар'єру. При цьому проби слід відбирати в лініях експлуатаційної розвідки.

Другу групу складають питання підвищення економічної ефективності видобувних і збагачувальних робіт, які вимагають надійної геологічної інформації, одержаної в результаті експлуатаційної розвідки.

Врахування шаруватості гірських порід на ефективність вибухових робіт базується на тому, що породи і руди найлегше розкришуються по площинам, паралельним їх шаруватості або паралельно найбільш поширеним поперечним тріщинам. Найбільше дроблення порід і руд відбувається, якщо відбій руди виконується по азимуту падіння шаруватості порід. У цьому випадку в підірваній масі вихід кусків фракції <400 зростає на 15%, вихід негабариту зменшується в 2,5 раза, а продуктивність екскаватора зростає на 28%.

Інформацію про орієнтировку шаруватості і тріщин отримують при геологічній документації забоїв кар'єрів.

Врахування шаруватості гірських порід на формування бортів кар'єра. При моноклінальному заляганні залізистих кварцитів висока стійкість уступів кар'єрів спостерігається в тих випадках, коли уступи орієнтовані по простяганню руд і порід, а кут нахилу поверхні уступа рівний або менший, ніж кут падіння шаруватості порід і руд. Якщо ж кут нахилу укосів більший кута падіння шаруватості, то уступи будуть нестійкі і виникає “сповзання“ порід. Якщо уступи орієнтировані вхрест простягання шаруватості, то їх стійкість не залежить від шаруватості. Але ж на ділянках поширення складок, шарніри яких занурюються в бік уступів під кутом 20^о і більше, виникає сповзання ядер синкліналей.

Формування постійних бортів кар'єрів з врахуванням орієнтировки шаруватості порід забезпечує значний ефект. Так, на Інгулецькому родовищі це дозволяє зменшити об'єми розкривних робіт на 6,3 млн м³.

Усереднення і селективний видобуток залізистих кварцитів сприяє підвищенню показників якості концентрату, а отже його цінності і економічній ефективності діяльності гірничо-збагачувальних підприємств. В Криворіжжі загальний економічний ефект усереднення залізистих кварцитів складає 0,7 коп. на 1 тонну руди. Раціональне планування селективного видобутку і переробки руди дозволяє Інгулецькому комбінату збільшити вміст заліза в концентраті на 1-1,5 %, а прибуток при цьому зростає на 6%. Виконувати зазначені заходи можливо на підставі даних експлуатаційної розвідки: виділення і оконтурення різновидів залізистих кварцитів, визначення умов їх залягання, взаємного розташування.

Третю групу складають методичні питання проведення експлуатаційної розвідки, обробки одержаної геологічної інформації.

Використання даних геологічної документації забоїв кар'єрів. В процесі геологічної документації забоїв одержують такі види інформації, які неможливо одержати при експлуатаційній розвідці. Це, зокрема, елементи залягання границь рудних покладів, границь природних різновидів (технологічних сортів) залізистих кварцитів, шаруватості залізистих кварцитів і пустих порід, розривних порушень. Сюди слід віднести і оцінку тріщинуватості масиву.

Використання свердловин, пробурених за межами розвідувальних розрізів здійснюється шляхом їх зноски на площину розрізу. Якщо залягання руд моноклінальне, то знесення виконуються по простяганню покладів. Якщо залягання руд складчасте, то знесення виконується в напрямку, паралельному шарнірам складок.

Оконтурення пропластків некондиційних порід виконується шляхом інтерполяції їх перетинів свердловинами. Інтерполяція повинна виконуватись з врахуванням складчастості. Тоді потужність цих пропластків на картах і розрізах відповідає їх нормальній потужності.

Застосування геоінформаційних систем знижує витрати на обробку і узагальнення даних експлуатаційної розвідки, підвищує оперативність отримання результатів. Експлуатаційна розвідка пов'язана з видобувними, транспортними, збагачувальними цехами, тому геоінформаційні системи входять складовою частиною в АСУ підприємства. Розрахунковий економічний ефект за даними Інгулецького комбінату від впровадження геоінформаційних систем може досягати 5-6 млн гривен в рік.

ВИСНОВКИ

В дисертації, що є закінченою науково-дослідною роботою, вирішується задача оцінки і підвищення економічної ефективності експлуатаційної розвідки як складової частини розробки і збагачення залізистих кварцитів родовищ України. На підставі аналізу стану і розвитку залізорудної промисловості України показано, що родовища залізистих кварцитів - це важлива сировинна база економіки України. Основна проблема освоєння цих родовищ полягає в зниженні собівартості і підвищенні якості концентрату - кінцевого продукту гірничо-збагачувальних підприємств.

Вирішення цих проблем потребує надійної геологічної інформації, яку одержують в результаті експлуатаційної розвідки. Економічним питанням експлуатаційної розвідки раніше в наукових роботах не приділялось належної уваги.

Найважливіші наукові і практичні результати виконаних робіт можна поділити на такі групи.

Перша група включає аналіз геологічних факторів, які впливають на ефективність експлуатаційної розвідки залізистих кварцитів (кількість покладів, їх потужність, характер границь з некондиційними породами, внутрішня будова, розвиток складчастості, розривних порушень, тріщин). В роботі визначено вплив геологічних факторів на умови проведення видобувних робіт і проведення експлуатаційної розвідки залізистих кварцитів

Зокрема, закономірні чергування різновидів зумовлюють мінливість якості залізистих кварцитів в покладах і використовуються при вирішенні багатьох питань експлуатаційної розвідки.

Другу групу складають питання підвищення економічної ефективності видобувних і збагачувальних робіт, що потребує надійної геологічної інформації (вибухові роботи, формування постійних бортів кар'єрів, осереднення руд, селективний видобуток і збагачення). Зміст необхідної геологічної інформації, способи її отримання, забезпечення вірогідності - важливий результат роботи.

Третю групу досліджень складають питання підвищення оперативності отримання геологічної інформації за даними експлуатаційної розвідки. Оперативність зумовлена тим, що результати експлуатаційної розвідки використовуються підприємством зразу ж після розвідувальних робіт для планування і вирішення поточних питань виробництва (економічна оцінка руд, збитки від втрат і засмічення, оцінка показників якості руд). В роботі розроблені і використані способи оперативного вирішення задач експлуатаційної розвідки.

Четверта група питань полягає в визначенні методів підвищення економічної ефективності, забезпеченні вірогідності і необхідної точності результатів екплуатаційної розвідки, зокрема визначена економічна ефективність переходу від розвідки колонковими свердловинами до розвідки шарошечними свердловинами, підтверджена надійність геофізичного опробування, викладені заходи забезпечення неперервності розвідувальних розрізів, визначена необхідна кількість проб, яка забезпечує точність обчислення середніх показників якості руд, і інші.

Викладені результати досліджень слід розглядати в їх комплексі.

Методи вирішення поставлених задач розглядаються в їх комплексі. Всі задачі вирішувались на підставі положень системного аналізу, тобто на відповідному рівні, металогенна зона - рудний район - родовище - різновид кварцитів - дільниця, блок - свердловина - проба.

Значне місце займають методи геологічного аналізу. Використані сучасні методи статистичної обробки геологічної інформації. Всі застосовані методи зводились в тій чи інший мірі до визначення економічних показників.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Сазонова Ю.В. Геологічна будова і її вплив на розробку і експлуатаційну розвідку родовищ залізистих кварцитів. Геолого-мінералогічний вісник. Кривий Ріг; Криворізький Технічний Університет. 2005. №2 (14). С.35-47.

Сазонова Ю.В. Аналіз похибок оконтурення складчастих покладів залізистих кварцитів за даними розвідувальних свердловин. Науковий збірник “Вісник Криворізького економічного інституту”. Кривий Ріг. 2006. №8. С. 123-126.

Сазонова Ю.В. Особливості економічної оцінки залізистих кварцитів на стадії експлуатаційної розвідки. Геолого-мінералогічний вісник. - Кривий Ріг; Криворізький Технічний Університет. 2006. №10 (16). С. 52-59.

Сазонова Ю.В. Забезпечення вірогідності і точності показників якості залізистих кварцитів за даними експлуатаційної розвідки. Науковий збірник “Вісник Криворізького економічного інституту”. Кривий Ріг. 2007. №3. С. 129-131.

АНОТАЦІЯ

Сазонова Ю.В.: Економічна ефективність експлуатаційної розвідки родовищ залізістих кварцитів. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата геологічних наук за спеціальністю 04.00.19. - Економична геологія (геологічні науки) - Інститут геохімії навколишнього середовища НАН та МНС України, Київ - 2007.

Дисертацію присвячено питанням економічної ефективності експлуатаційної розвідки залізистих кварцитів родовищ України, які служать провідною сировинною базою економіки України.

В роботі визначено геологічні фактори, що впливають на економічність розробки і розвідки родовищ. За багатовимірними ознаками природні різновиди залізистих кварцитів об'єднані в групи, що перекривають між собою. Показана економічна ефективність врахування шаруватості порід і руд при вибухових роботах і формуванні бортів кар'єрів, розроблено методику оперативної економічної оцінки залізистих кварцитів. Оцінено збитки від похибок оконтурення і витрат на розвідку. Розроблено заходи по забезпеченню точності визначення показників якості руд.

Ключові слова: залізисті кварцити, експлуатаційна розвідка, економічна ефективність, геологічні фактори, математичні методи в геології.

АННОТАЦИЯ

Сазонова Ю.В. Экономическая эффективность эксплуатационной разведки месторождений железистых кварцитов. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата геологических наук по специальности 04.00.19 - Экономическая геология (геологические науки). - Институт геохимии окружающей среды НАН и МЧС Украины. - Киев, 2007.

Диссертация посвящена вопросам оценки экономической эффективности эксплуатационной разведки месторождений железистых кварцитов Украины и определения путей ее повышения.

Месторождения железистых кварцитов являются ведущей сырьевой базой экономики Украины. Основная проблема освоения этих месторождений состоит в повышении качества конечной продукции (концентрата) горно-обогатительных комбинатов и в снижении ее себестоимости, а в конечном счете, в повышении экономической эффективности производства. Текущее планирование и выполнение добычных и обогатительных работ, повышение их экономической эффективности базируется на достаточно точной и достоверной геологической информации, получение которой обеспечивается данными эксплуатационной разведки железистых кварцитов в пределах участков, подлежащих отработке в ближайшие 1-1,5 года. В связи с колебаниями рыночных цен на железорудное сырье геологическая информация, получаемая в результате эксплуатационной разведки, должна быть оперативной.

В работе выделены геологические факторы, влияющие на экономические показатели добычных и разведочных работ: форма рудных залежей (синклинальная, моноклинальная, антиклинальная, блоковая), количество рудных залежей, их внутреннее строение, обусловленные выделяемыми природными разновидностями руд и их пространственным положением, четкость границ рудных залежей и сложность их формы, развитие складчатых и разрывных нарушений, трещиноватость железистых кварцитов и вмещающих пород. Для обеспечения планирования усреднения руд в процессе их добычи и селективной разработки проведено сравнение природных разновидностей железистых кварцитов по многомерным (впервые) показателям их качества. На каждом месторождении выделено 4-5 групп перекрывающихся разновидностей. Закономерное (циклическое) чередование разновидностей кварцитов отражает закономерные изменения качества полезного ископаемого. Изменчивость качества внутри каждой разновидности соответствует равномерному (коэффициент вариации V ? 20%).

Ценность железистых кварцитов как руд, требующих обогащения, зависит от выхода концентрата (г) и от произведения г?в (в - содержание железа в концентрате) и изменяется при колебании рыночной цены концентрата. Для оперативной экономической оценки железистых кварцитов в работе рекомендуется использовать корреляционную зависимость показателей г и г?в от содержания в руде железа, входящего в состав магнетита (б_mt). Показатель б_mt надежно и оперативно измеряется геофизическими методами в скважинах. В работе впервые для месторождений железистых кварцитов отражена зависимость степенни корреляционной связи от единиц наблюдений. Показано, что наиболее целесообразно в качестве единицы наблюдений принимать группы проб, выделяемых по содержанию железа, входящего в состав магнетита. В этом случае среднеквадратические отклонения показателей г и г?в от линии регрессии практически не превышают допустимые погрешности химических анализов.

Разработана методика определения суммы потерь от погрешностей оконтуривания рудных залежей и затрат на эксплуатационную разведку. Для оперативного решения этой задачи впервые использовались положения фрактальной геометрии. По минимуму суммы потерь вычисляется оптимальное количество разведочных скважин в разрезе разведочного участка.

Обосновано количество проб, обеспечивающее вычисление с заданной точностью средних значений показателей качества каждой разновидности железистых кварцитов. Показано, что в 90% случаев необходимое количество проб не превышает 40 штук. Повышеное количество проб требуется при разведке кварцитов, притерпевших вторичные изменения.

Рассмотрены вопросы надежности результатов эксплуатационой разведки: обеспечение непрерывности разведочных разрезов; использование скважин, расположеных за пределами разведочных разрезов; оконтуривание пропластков некондиционных пород. Выделение разновидностей руд при эксплуатационной разведке позволяет эффективно решать вопросы усреднения руд и их селективной добычи.

Эксплуатационная разведка должна сочетаться с геологической документацией забоев карьера, что обеспечивает экономический эффект взрывных работ и формирования уступов карьеров.

ANNOTATION

Sazonova Y.V. Economic efficiency of exploitation prospecting of ferruginous quartzite's deposits. - Manuscript.

Dissertation for the scientific degree of the candidate of geological sciences in speciality 04.00.19 - economic geology. - Institute of Environmental Geochemistry of National Academy of Science, Ministry of Emergencies of Ukraine. - Kyiv, 2007.

It was identified the geological factors are influencing on efficiency of development and exploration of deposits. Natural varieties of ferruginous quartzite are clustered by multivariate features. These clustered groups overlap. It's showed the economic efficiency of including of stratifying of rocks and ores during blasting and formation of pit edges. It was developed the methodology of operations economic assessment of ferruginous quartzite. There are evaluated losses caused by errors of delineation and by exploration costs. It was developed arrangements to provide accuracy of detection of merit index of ores.

Key words: ferruginous quartzite, exploitation prospecting, economic efficiency, geological factors, mathematic methods in geology.

Размещено на Allbest.ru

...