Особенности горно-геологических и горнотехнических условий освоения золоторудного месторождения Рябиновое

Полный текст

Введение Высокая роль золотодобывающей промышленности в развитии минерально-сырьевого комплекса России, возросшая в связи с мировым экономическим кризисом, предопределила поиск новых организационно-технических и геотехнологических решений для повышения полноты и эффективности освоения месторождений [1-8]. В этой связи представляет интерес анализ горно-геологических и горнотехнических условий освоения золоторудного месторождения Рябиновое, имеющего сложную структуру и характеризующегося не глубоким залеганием рудных залежей и широким разбросом ценности минерального сырья. Общая характеристика золоторудного месторождения Рябиновое Золоторудное месторождение Рябиновое находится на территории Алданского муниципального района Республики Саха (Якутия). Оно расположено на правобережье реки Якокит в 44 км к северо-востоку от административного центра г. Алдана (рис. 1) в восточной части массива мезозойских щелочных пород и представлено двумя участками - Мусковитовый и Новый. Более рудоносным является участок Мусковитовый, расположенный в районе слияния ручьев Сульфидный и Мусковитовый, последний является левым притоком ручья Рябиновый. Площадь участка составляет около 4 км2, на нем выделено пять рудовмещающих залежей - Северная, Западная, Восточная, Южная и Центральная [9]. Северная залежь прослежена по простиранию на расстояние 600 м (до ее выклинивания), по падению на глубину 170 м (до отметки +746 м). Мощность залежи колеблется от 30 до 145 м и в среднем составляет 83 м. Ширина увеличивается с севера на юг (от 30 до 145 м) и практически не меняется даже при выклинивании на южном фланге. Среднее содержание золота по рудным проявлениям колеблется от 0,88 до 8,55 г/т, составляя в среднем по рудной залеже 1,74 г/т. В штокверке Северной залежи сосредоточено около 22 % от общих запасов золота по месторождению. Рис. 1. Расположение месторождения Рябиновое [8] [Figure 1. Location of the Ryabinovoe gold deposit [8]] Центральная залежь - пластообразная, характеризуется переменной мощностью 38÷56 м и углом падения до 30º. По падению протяженность залежи прослеживается на глубину 85 м от основания ранее отработанного карьера и залегает на глубине 30-70 м от поверхности. Верхние горизонты Центральной рудной залежи были отработаны в 1990-1994 гг., ее ширина меняется по простиранию от 40 м в местах пережима до 260 м на северо-западном фланге. Центральная залежь характеризуется сравнительно высоким уровнем содержания золота по отношению к другим рудным залежам месторождения Рябиновое. Среднее содержание по рудопроявлениям составляет 3,90 г/т, изменяясь от 1,04 до 17,8 г/т. Количество запасов, сосредоточенных в Центральной залежи, - около 11 % от общих запасов золота по данному месторождению. Западная залежь расположена к юго-западу от залежи Центральная и приурочена к лежачему северо-западному контакту щелочных базальтоидов с измененными мусковитизированными сиенитами [8]. Западная залежь залегает субсогласно положению лежачего бока базальтовой дайки, погружающейся под углом 75-85° в юго-восточном направлении, характеризуется неправильной формой и невыдержанной мощностью. На северо-восточном фланге залежь выходит под четвертичные отложения, на юго-западном она находится на глубине 10-55 м. По простиранию залежь прослежена на 235 м, по падению - до отметки +607 м на глубину до 120 м. Ее мощность колеблется от 10 до 67 м и составляет в среднем 41 м. Содержание золота по рудным проявлениям меняется от 0,86 до 10,6 г/т и в среднем составляет 2,51 г/т. Запасы Западной залежи включают около 9 % от общих запасов месторождения. Южная залежь располагается в 60-70 м к юго-западу от залежи Западная и приурочена к трещинным структурам субпараллельным северо-западному контакту тела щелочных базальтоидов. Оруденение локализуется в щелочных сиенитах в экзоконтактовой зоне дайки, иногда примыкая непосредственно к щелочным базальтоидам. Залежь имеет удлиненную форму и прослежена по простиранию на 280 м при средней ширине в 50 м. Практически на всем своем протяжении она выходит на поверхность. Залегание залежи - крутое с падением на юго-восток под углом 70-80°. Мощность - от 2 до 85 м, в среднем 37 м. Среднее содержание золота составляет 3 г/т, изменяясь от 1,0 до 7,0 г/т. Запасы Южной залежи составляют около 13 % от общих запасов золота по месторождению. Протяженность Восточной залежи значительна - до 560 м, ширина в среднем составляет 58 м. Средняя мощность залежи - 25 м, с вариациями от 2,5 до 60 м. Среднее содержание золота 1,56 г/т, колеблется от 0,67 до 6,1 г/т. Восточная рудная залежь содержит около 7 % запасов золота от общих запасов месторождения. Обособленно от Мусковитого участка расположен участок Новый. На нем находится лишь одна залежь - крупный золотоносный шток эпилейцитовых сиенитов. Рудная залежь прослежена на поверхности (+1040 м), на штольневом горизонте (+940 м) и ниже на глубину около 400 м. Золотосульфидная минерализация на участке Новый изучена в интервале глубин +625 ÷ +1040 м. Она приурочена к телу эпилейцитовых сиенитов и в его объеме встречается повсеместно, но степень концентрации золотоносных руд весьма неравномерная. Более богатое оруденение высокой сплошности тяготеет преимущественно к краевым частям тела эпилейцитовых сиенитов, его центральная часть насыщена рудными скоплениями в значительно меньшей степени. Параметры рудных интервалов, как в плане, так и в разрезе, изменяются в широких пределах. В плане мощность рудных интервалов колеблется от 3 до 52 м, при среднем содержании золота от 1,03 до 2,11 г/т. В разрезе диапазон изменений мощности рудных интервалов еще шире - от первых сотен метров до 3 м. Среднее содержание золота в продуктивной части залежи составляет 2,2 г/т при варьировании от 0,87 до 17,75 г/т. В рудной залежи участка Новый сосредоточено 38 % общих запасов месторождения. Особенности геологических и горнотехнических условий Особенности месторождения Рябиновое заключаются в сложном структурном строении и чередовании оруденелых золотоносных и слабозолотоносных или безрудных участков различной мощности и сложной морфологии [9]. Оконтуривание минерализованных зон из-за их прерывистого внутреннего строения носит условный характер. Промышленные рудные скопления, разделенные с бедными некондиционными рудными прослоями, не связаны между собой и геометризовать их в единое рудное тело не представляется возможным В связи с этим они учитываются в обобщенных границах минерализованных зон (рудных залежей) статистически с применением коэффициента рудоносности, который весьма изменчив и варьирует по отдельным блокам от 0,20 до 0,77, в среднем составляя 0,43. Это показывает определенные сложности при выборе технологии управления качеством рудной массы при открытой разработке месторождения. Распределение ценного компонента внутри рудных участков отличается неравномерным гнездообразным характером. Длина рудных интервалов в среднем составляет 14,7 м, изменяясь в пределах 0,7 ÷ 170 м. При этом в целом золотосодержащие руды месторождения Рябиновое представляют собой единый геологический тип - штокверковый, включающий сульфидное золото, в объеме которого выделяются три природноизмененные разновидности руд: первичные сульфидные, полуокисленные смешанные, окисленные. При содержании 80-90 %сульфидов руды относятся к сульфидным, менее 50 % - к окисленным, при промежуточных количествах сульфидов - к смешанным. Кроме золота в рудах присутствуют в незначительных количествах медь, свинец, мышьяк, цинк, сера, серебро. Количество попутных компонентов (за исключением серебра) в рудах месторождения Рябиновое непромышленное, с содержанием на уровне десятых, сотых и тысячных долей процента. При выборе параметров открытой геотехнологии учтены особенности структурного строения массива и физико-механические характеристики горных пород. Наличие зон ослабления в массиве связано с развитием экзогенной и в меньшей степени тектонической трещиноватости. Общий модуль трещиноватости - 2-7 ед/м, породы - слабо- и среднетрещиноватые, слабовыветрелые, устойчивые и весьма устойчивые. Среднее значение плотности руды месторождения Рябиновое принято равным 2530 кг/см3. Влажность первичных руд и вмещающих пород - 0,8-1,9 %, смешанных руд - 2,0-2,2 %, окисленных руд - 2,8-3,1 %. Пористость горных пород изменяется от 5,0 до 10,3 %, максимальные значения характерны для окисленных разностей. Крепость руды и породы по шкале профессора М.М. Протодъяконова составляет 14-16. В целом руды и породы месторождения Рябиновое относятся к весьма крепким. Породы, слагающие месторождение, характеризуются минимальной размокаемостью, высокой прочностью и малой деформируемостью. Категория пород по буримости XIV-XVI. Интенсивное распространение многолетней мерзлоты отмечено на участке Новом, а также по левому борту ручья Сульфидного. Глубина ее распространения составляет первые сотни метров. Ore weight - 2 403 000 t Number of tests - 16 955 Period: 01.2017 - 11.2018 The average content - 1,35 g/t Gold - 2277,0 kg Рис. 2. График статистики распределения содержания полезного компонента в руде на месторождении Рябиновое [Figure 2. Statistics graph of the content distribution of the useful component in the ore at the Ryabinovoe deposit] Составлению вариантов календарного графика разработки месторождения Рябиновое с целью расчета трех показателей оптимизации - денежного потока, величины чистой приведенной стоимости и срока окупаемости проекта - предшествовало построение статистики распределения содержания полезного компонента в руде. Формирование данного графика осуществлено на основе 16 955 посамосвальных опробований руды, извлеченной из недр в период с января 2017 г. по ноябрь 2018 г. По каждому опробованию фиксировалось значение его массы и среднего содержания полезного компонента. Статистические сведения о распределении содержания полезного компонента в руде на основе данных посамосвальных опробований представлены на рис. 2. При подсчете запасов на месторождении Рябиновое к балансовым отнесены все запасы, находящиеся в экономически обоснованном контуре карьера. Запасы за пределами этого контура отнесены к забалансовым (табл. 1) [8]. Таблица 1 Сводный подсчет промышленных запасов месторождения Рябиновое [Table 1. Summary calculation of industrial reserves of the Ryabinovoe deposit] Категория [Category] Запасы руды, тыс. т [Ore reserves, thous. t] Содержание, г/т [Content, g/t] Запасы, кг [Reserves, kg] Au Ag Au Ag С1 5713,2 2,17 4,31 12394,6 24625,2 С2 3800,2 1,99 4,21 7568,2 16002,7 С1 + С2 9513,4 2,10 4,27 19962,8 40627,9 Таблица 2 Производительность карьеров по горной массе на месторождении Рябиновое в ходе ввода карьеров в эксплуатацию [Table 2. The pit capacity of the rock mass at the Ryabinovoe deposit] Карьер [Pi]t Производительность по годам, тыс.м3/год [Annual productivity, 1000 m3/year] 1-й [1st] 2-й [2nd] 3-й [3rd] 4-й и последующие [4th and next] Северный [Northern] - 180 280 300 Центральный [Central] - - 90 220 Южный [South] - 70 130 130 Новый [New] 250 250 250 350 Итого [Total] 250 500 750 1000 Отработка всех залежей на месторождении Рябиновое ведется одновременно четырьмя карьерами, начиная с четвертого года эксплуатации. Разработка запасов участка Мусковитовый осуществляется карьерами Северный (отрабатывает Северную залежь), Центральный (осуществляет горные работы по добыче запасов Центральной, Западной и Восточной залежей), Южный (производит выемку запасов Южной залежи). На участке Новый отработка запасов ведется одноименным карьером Новый. Принятая производительность карьеров по годам отработки представлена в табл. 2. В процессе развития добычных работ контуры трех карьеров Северный, Восточный и Южный на участке Мусковитовый объединятся в один, где будут выделены как нагорная зона с разомкнутыми горизонтами, имеющими непосредственный выход на поверхность, так и общая углубочная зона. Условия вскрытия рудных залежей нельзя назвать благоприятными в связи со сложным рельефом и значительным разбросом уклона поверхности в нагорной части. Глубина более 100 м предусмотрена только на карьере Новый. Для отработки месторождения формируются система капитальных технологических автодорог, обеспечивающая грузотранспортную связь с обогатительной фабрикой и отвалами пустых пород, и система скользящих съездов [8; 10; 11]. К границам конечных контуров карьеров капитальные выездные траншеи подведены: к карьеру Северный - с запада к горизонту 800 м; карьеру Центральный - с запада к горизонту 730 м; карьеру Южный - с запада к горизонтам 740 и 860 м; карьеру Новый - с севера к горизонту 940 м, с юго-запада к горизонту 1040 м. Начиная со второго года эксплуатации, транспортная связь с карьером Новый организуется через берму горизонта 860 м карьера Южный. Транспортная связь с промежуточными горизонтами осуществляется по временным автодорогам, прокладываемым по рельефу поверхности и внутренним скользящим съездам. Формирование единой логистической системы способствует существенному сокращению эксплуатационных затрат на добычу руды. С вышележащих горизонтов породы перемещаются на горизонт погрузки бульдозерами. Карьеры отрабатываются сверху вниз уступами высотой 10 м по вскрыше и 5÷10 м по руде. Вскрытие эксплуатационных горизонтов карьеров осуществляется полутраншеями, имеющими заезды как непосредственно с поверхности, так и с использованием внутренних скользящих съездов. Проходка разрезных траншей ведется по простиранию рудных тел. Начало добычных работ на карьерах организуется с горизонтов: карьер Северный - 930 м; карьер Центральный - 820 м; карьер Южный - 860 м; карьер Новый - 1040 м. Для отработки нижних горизонтов карьеров будут формироваться постоянные и временные наклонные транспортные съезды. Уклон транспортных берм принят 80‰. Основные параметры горнотехнической системы определены на основе принятой геотехнологии и выбранного технологического оборудования (табл. 3) [8]. Подготовка массива горных пород к выемке предусмотрена буровзрывным способом. Бурение по руде и по породе производится станками шарошечного бурения [8; 9]. Предусмотрена послойная выемка рыхлых вскрышных пород в нагорной части карьеров, их бульдозерная транспортировка в бурты, дальнейшая погрузка в автосамосвалы для перемещения во внешний отвал. Основные параметры горнотехнических систем при открытой разработке месторождения Рябиновое определены в соответствии с действующими в Российской Федерации нормативными требованиями с учетом оптимизации производственной мощности и режима развития горных работ на карьерах основных структурных подразделений по добыче и переработке разносортных руд. Таблица 3 Основные параметры элементов системы разработки на карьерах месторождения Рябиновое [8] [Table 3. Main parameters of development system elements [8]] Параметры [Parameters] Значения [Value] Высота рабочего уступа [The working bench height]: - по руде [for the ore] - по вскрыше [for the rock] 5-10 м 10 м Высота уступа при погашении [The ledge height] 20 м Угол откоса [Slope angle]: - рабочего уступа [working ledge] - при погашении по вмещающим породам [for the rock] - в наносах [in the sediment] 75° 70° 45° Ширина предохранительной бермы [Safety berm width] 7 м Минимальная ширина основания разрезной траншеи [Minimum width of the split trench base] 23 м Стратегия комплексного освоения запасов золоторудного месторождения Рябиновое Отличительной особенностью проектирования разработки месторождения Рябиновое является разделение добытой руды на два разных процесса - переработки и промежуточного складирования части добытой руды. Первая, самая большая часть добытой руды с наибольшим содержанием золота будет направляться на золотоизвлекательную фабрику (ЗИФ) с извлечением 86 % золота. Вторая часть руды - с наименьшим содержанием золота - перерабатываться методом кучного выщелачивания (КВ) с показателем извлечения около 65 % [12]. Третья часть руды - складироваться для переработки в будущем. В результате построения нескольких допустимых по горнотехническим условиям вариантов календарного графика добычи и переработки руды месторождения Рябиновое и их апробации в производственно-финансовой модели предприятия был определен наиболее эффективный вариант. Критериями оптимизации являлись максимизация дисконтированного денежного потока и, как следствие, чистой приведенной стоимости разработки месторождения и минимизация срока окупаемости инвестиций. Реализация комплексного подхода в совокупности с достижением максимально возможной полноты и эффективности освоения месторождения осуществляется в результате выбора наилучшего сочетания физико-технических и физико-химических методов извлечения и переработки основных и попутных компонентов кондиционных и бедных типов руд, а также грамотной эксплуатации или утилизации образующихся отходов горнодобывающего производства [13-16]. В общем случае потенциал применения комплексного подхода к рациональному освоению недр зависит от основных факторов [17-18]: - геологических, предусматривающих наличие полезных ископаемых в недрах месторождений, а также прочих видов природного и техногенного сырья; - технических, обуславливающих возможность наиболее полного извлечения полезных компонентов в процессе добычи и переработки руды, а также контроля и минимизации негативного экологического воздействия; - экономических, основанных на достижении положительной разницы дисконтированных денежных потоков между доходами проекта комплексной разработки месторождения и затратами на реализацию такого проекта. В сложных природно-климатических и горнотехнических условиях причиной эффективного освоения запасов месторождения Рябиновое является дифференцированный подход к выбору способа переработки руд различного качества с обоснованием рациональной структуры производственных мощностей рудника и перерабатывающих производств [19-21]. Реализация данного подхода предполагает изучение потенциального участка разработки для обоснования стратегии его освоения и проектирования горнотехнических систем с параметрами, обеспечивающими заданные показатели экономического и экологического эффектов [22; 23]. Выбранная стратегия освоения запасов золоторудного месторождения Рябиновое основывается на комплексном подходе, обеспечивающем безопасную и эффективную разработку месторождения за счет повышения уровня извлечения полезных компонентов и увеличения объемов товарной продукции, дифференцированного выбора способа переработки руд различного качества с обоснованием рациональной структуры производственных мощностей при минимальном экологическом воздействии на окружающую среду. Заключение Вариативность стратегии отработки запасов золоторудного месторождения Рябиновое обусловлена неравномерностью распределения полезного компонента в массиве как по площади, так и по глубине месторождения. Неоднородность распределения содержания ценных компонентов вызвана длительной и неравномерной физико-химической изменчивостью среды в процессе генезиса полезных ископаемых. Уточнены и обоснованы основные критерии открытой геотехнологии, обеспечивающие безопасную и эффективную разработку месторождения Рябиновое с достижением максимально возможного совокупного дисконтированного дохода при минимизации срока окупаемости проекта. Показано, что достижение рациональной производственной мощности структурных подразделений горного предприятия по добыче и переработке золотосодержащих руд различного качества при комплексном освоении месторождения Рябиновое основано на оптимизации бортового и среднего содержания золота в руде и перерабатываемой различными способами рудной массе с обоснованием соотношения производственной мощности добычных и перерабатывающих циклов комбинированной геотехнологии.

Об авторах

Сергей Владимирович Рыжов

Институт проблем комплексного освоения недр имени академика Н.В. Мельникова Российской академии наук; ПАО «Селигдар»

Автор, ответственный за переписку.
Email: esina-en@rudn.ru

председатель Совета директоров золото- и оловодобывающей компании ПАО «Селигдар»; научный сотрудник ИПКОН РАН

Российская Федерация, 111020, Москва, Крюковский тупик, д. 4; Российская Федерация, 115035, Москва, ул. Пятницкая, д. 13, стр. 2

Марина Владимировна Рыльникова

Институт проблем комплексного освоения недр имени академика Н.В. Мельникова Российской академии наук

Email: esina-en@rudn.ru

заведующая отделом теории проектирования освоения недр ИПКОН РАН; доктор технических наук, профессор

Российская Федерация, 111020, Москва, Крюковский тупик, д. 4

Екатерина Николаевна Есина

Институт проблем комплексного освоения недр имени академика Н.В. Мельникова Российской академии наук; Российский университет дружбы народов

Email: esina-en@rudn.ru

старший научный сотрудник ИПКОН РАН; доцент департамента недропользования и нефтегазового дела Инженерной академии РУДН; кандидат технических наук, доцент

Российская Федерация, 111020, Москва, Крюковский тупик, д. 4; Российская Федерация, 117198, Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 6

Список литературы