Что такое промежуточные контуры карьеров и зачем они нужны?

Одна из тем, с которой я не до конца разобрался в институте – это промежуточные контуры карьеров (pushbacks). Нам не раз показывали проект большого карьера (предельный или конечный контур), который потом разбивали на более мелкие фазы (промежуточные контуры), но лично я не вполне усвоил, зачем это делалось. У меня на этот счет было несколько теорий. Самой убедительной была теория пиццы: я знал, что пиццу есть проще, если ее разрезать на куски – может, именно поэтому большой карьер всегда дробят на более мелкие выработки – чтобы удобнее было работать. И знаете что? Один экспертный сотрудник моей компании буквально за 3 минуты смог объяснить, что такое промежуточные контуры и чем они так важны при карьерной добыче полезных ископаемых. Всё стало ясно как никогда.

Промежуточные контуры можно определить просто как серию «удобных» этапов (да, с теорией пиццы я почти угадал), которые можно разрабатывать имеющимся горным оборудованием и которые могут удовлетворить практическим горнотехническим и эксплуатационным ограничениям. Промежуточные контуры играют важнейшую роль в проектировании и оптимизации открытых горных работ. Календарное планирование производства основывается на последовательности промежуточных контуров карьера, поэтому выбор, проектирование и календарное планирование промежуточных контуров оказывает заметное влияние прежде всего на прибыль горного предприятия.

Важность промежуточных контуров я покажу на простой иллюстрации – надеюсь, мое объяснение будет понятным.

Карьеры разрабатываются поэтапно, начиная с верхнего уступа и до самого дна карьера. Иначе никак. На схеме А ниже показан большой предельный контур (выделен красным) без промежуточных контуров. Как упоминалось выше, разработка открытым способом предполагает полную отработку вышележащего уступа в карьере до перехода к нижележащему уступу. Разработка такого огромного карьера без промежуточных контуров – это наихудший сценарий, потому что в этом случае у карьера будет самая низкая чистая приведенная стоимость (NPV). В верхних уступах карьера придется вынуть много пустой породы, прежде чем появится значимое количество руды.

Есть соблазн решить, что вынимать слишком много пустой породы – не проблема, потому что в конце концов обнажится много руды, и тогда мы будем купаться в деньгах. Но чистая приведенная стоимость – а это функция времени – с этим не согласна. Добыча значительного количества руды на более поздних этапах срока службы рудника фактически уничтожает NPV. Большой карьер без промежуточных контуров еще и несет большой финансовый риск. Во-первых, в этом сценарии понадобится много капитала на выемку пустой породы. Во-вторых, в добыче полезных ископаемых всегда есть риски, связанные с внешними, глобальными факторами: цены на сырье, курсы валют и т.д. В этом сценарии берется обязательство построить очень большой карьер, а учитывая, что до извлечения руды пройдет какое-то время, любое значительное негативное изменение в экономике определенно убьет предприятие.

Проблема, представленная на схеме А, обычно может быть сглажена введением промежуточных контуров. Теперь давайте посмотрим на схему B, на которой предельный контур (опять выделен красным) разбит на 4 промежуточных (выделены синим). Памятуя, что добыча все еще ведется уступами сверху вниз, очевидно, что на схеме B в промежуточном контуре 1 нужно вынуть не так много пустой породы, прежде чем вскроется значительное количество руды. Это наилучший сценарий, потому что он обеспечивает более высокий NPV благодаря ускоренному доступу к значительным объемам руды. Как только в промежуточном контуре 1 обнажится значимое количество руды, можно начинать вскрышные работы на промежуточном контуре 2, чтобы не загнать себя в угол и обеспечить постоянный поток руды на фабрику.

Грамотный выбор промежуточных контуров поможет управлять финансовыми рисками от внешних глобальных факторов – по крайней мере, лучше управлять, чем вообще без промежуточных контуров. Вот интересный момент в управления рисками горного производства. Сегодняшний промежуточный контур (например, №1) будет предельным контуром до тех пор, пока не будет решено вскрывать следующий промежуточный контур (например, №2). Прежде чем перейти к очередному промежуточному контуру, принято перерассчитывать план на весь срок отработки карьера с учетом последних уточненных прогнозных инженерно-экономических параметров. Так что если параметры (например, цены и т.д.) резко ухудшатся, придется работать только до промежуточного контура, а не до всего предельного контура, и то есть вероятность, что все равно удастся заработать на этом промежуточном контуре, потому что меньше придется вынимать пустой породы.

Теперь главный вопрос: что считать хорошим промежуточным контуром?

 Любой проектируемый промежуточный контур должен в первую очередь решать следующие основные задачи:

• Горнотехнические параметры – для обеспечения безопасности нужно соблюдать угол погашения бортов карьера. Обратите внимание, что в некоторых редких случаях угол откосов в промежуточном контуре может быть немного круче, чем угол погашения в предельном контуре. Обычно это делается в промежуточных контурах с меньшим сроком службы, чтобы уменьшить объем пустой породы в промежуточном контуре со скорректированным положением бортов. Это определенно тема для отдельного разговора!!!
• Ограничения по качеству и тоннажу – сюда входят такие вещи, как желаемый объем горной массы (руды и породы) в промежуточном контуре, темпы добычи для выполнения производственных планов, а также мощность и тип горного оборудования – что в конечном счете определяет минимальную ширину рабочих площадок уступов в промежуточном контуре.

Какой ширины должен быть промежуточный контур?

Выбор ширины промежуточного контура имеет множество принципиально важных следствий для NPV и эксплуатации рудника. Промежуточные контуры минимальной ширины могут уменьшить объем необходимых вскрышных работ и приблизить выход на руду. При этом узкие промежуточные контуры ограничивают гибкость в работе и могут привести к относительно высоким эксплуатационным расходам. С другой стороны, широкие промежуточные контуры обеспечивают гибкость в работе. В целом эффективность и производительность БВР выше для широких промежуточных контуров. А еще широкий промежуточный контур может сократить время цикла за счет упрощения подъезда грузовой и вспомогательной техники. Но как можно ожидать, широкие промежуточные контуры могут требовать значительного объема вскрышных работ, крупных капиталовложений и могут снижать NPV из-за долгих сроков выхода на руду. Так что да, между узкими и широкими промежуточными контурами есть золотая середина, а средства оптимизации промежуточных контуров вроде Studio NPVS от Datamine могут помочь выбрать их рациональные размеры и расположение.

После того как учтены горнотехнические условия, а также ограничения по качеству и тоннажу, следующий шаг – поиск набора рациональных промежуточных контуров, которые оптимизируют календарные планы, а значит, максимизируют NPV проекта. Обычно это достигается тестированием сценариев в оптимизационном программном обеспечении вроде Datamine Studio NPVS.

Contact us for more information.