Наукові основи обґрунтування меж області раціонального проєктування при відпрацюванні родовищ корисних копалин

Abstract

Мета. Розробити новий підхід, щодо проєктування процесу економічно ефективного та екологічно безпечного відпрацювання родовищ корисних копалин. Методика. Технічне завдання на розробку проєкту ефективного відпрацювання родовищ корисних копалин передбачає обґрунтування меж області раціонального проєктування, яка визначає оптимальні чисельні значення сукупності параметрів, що характеризують процеси освоєння родовищ. Процедура визначення оптимальних параметрів здійснюється за рахунок дослідження стану зміни запасів корисної копалини від балансових до кінцевої продукції у вигляді єдиної складної системи із взаємопов’язаних елементів технологічних ланцюжків, технологічних схем, показників якості сировини та її обсягів. Результати. Запропоновано алгоритм проєктування процесу відпрацювання родовищ корисних копалин. У алгоритмі зазначено співвідношення між задачами проєктування у вигляді ієрархічної структури, яка включає чотири рівні (стратегічний, інтегрований, очисний вибій, технологічний), що формують задачі проєктування даного процесу. Незалежно від типу корисної копалини задачі проєктування передбачають оптимізацію процесів, яка реалізується на основі декомпозиційного підходу. Наукова новизна. Сформовано концептуальні засади ефективного відпрацювання родовищ корисних копалин, згідно яких критерієм оптимальності є якість, яка виражається зольністю, ступенем зубожіння, негативного впливу на навколишнє середовище; проєктування процесів починається з визначення обсягу вилучення корисної копалини із надр; проект включає економічну та екологічну стратегії відпрацювання, при цьому у разі невідповідності економічно переважної стратегії екологічно безпечній слід передбачити додаткові етапи зі збагачення корисної копалини, рекультивації та ін.; пошук оптимального сценарію відпрацювання родовища реалізується шляхом відображення життєвого циклу освоєння родовища декомпозиційною схемою, представленої у вигляді мережевої моделі, а сам процес оптимізації передбачає дослідження зміни стану запасів від балансових до кінцевої продукції. Запропоновано область застосування наведених інструментів прийняття рішень з позиції оптимального проєктування та вибору рішень з позиції обособленості у просторі та перервності (безперервності) у часі. Практична значимість. Наведено послідовність впровадження описаного підходу при розробці комплексних рекомендацій, які відображені у «Паспорті на відпрацювання родовищ корисних копалин». Запропоновано інструменти прийняття рішень, а також програмну реалізацію.

Цель. Разработать новый подход к проектированию процесса экономически эффективной и экологически безопасной разработки месторождений полезных ископаемых. Методика. Техническое задание на разработку проекта эффективной разработки месторождений полезных ископаемых предусматривает обоснование границ области рационального проектирования, которая определяет оптимальные численные значения совокупности параметров, характеризующих процессы освоения месторождений. Процедура определения оптимальных параметров осуществляется за счет исследования состояния изменения запасов полезного ископаемого от балансовых к конечной продукции в виде единой сложной системы из взаимосвязанных элементов технологических цепочек, технологических схем, показателей качества сырья и его объемов. Результаты. Предложен алгоритм проектирования процесса разработки месторождений полезных ископаемых. В алгоритме указано соотношение между задачами проектирования в виде иерархической структуры, которая включает четыре уровня (стратегический, интегрированный, очистной забой, технологический), формирующие задачи проектирования данного процесса. Независимо от типа полезного ископаемого, задачи проектирования предусматривают оптимизацию процессов, которая реализуется на основе декомпозиционного подхода. Научная новизна. Сформированы концептуальные основы эффективной разработки месторождений полезных ископаемых, согласно которым критерием оптимальности является качество, которое выражается зольностью, степенью разубоживания, негативного воздействия на окружающую среду; проектирование процессов начинается с определения объема извлечения полезного ископаемого из недр; проект включает экономическую и экологическую стратегии отработки, при этом в случае несоответствия экономически преимущественной стратегии безопасной следует предусмотреть дополнительные этапы по обогащению полезных ископаемых, рекультивации и др.; поиск оптимального сценария разработки месторождения реализуется путем отражения жизненного цикла освоения месторождения декомпозиционной схемой, представленной в виде сетевой модели, а сам процесс оптимизации предполагает исследование изменения состояния запасов от балансовых до конечной продукции. Предложена область применения приведенных инструментов принятия решений с позиции оптимального проектирования и выбора решений с позиции обособленности в пространстве и прерывности (непрерывности) во времени. Практическая значимость. Предложенная последовательность внедрения описанного подхода при разработке комплексных рекомендаций, которые отражены в «Паспорте на разработку месторождений полезных ископаемых». Предложены инструменты принятия решений, а также программная реализация.

Purpose. To develop a new approach to designing a process for cost-effective and environmentally friendly development of mineral deposits. Methods. The terms of reference for the development of a project for the effective development of mineral deposits provides for the justification of the boundaries of the area of rational design, which determines the optimal numerical values of the set of parameters that characterize the processes of development of deposits. The procedure for determining the optimal parameters is carried out by examining the state of change in mineral reserves from balance to final products in the form of a single complex system of interconnected elements of technological chains, technological schemes, quality indicators of raw materials and their volumes. Findings. An algorithm for designing the process of developing mineral deposits is proposed. The algorithm indicates the relationship between the design tasks in the form of a hierarchical structure, which includes four levels (strategic, integrated, longwall, technological) that form the design tasks of this process. Regardless of the type of mineral, design tasks involve process optimization, which is implemented based on a decomposition approach. Originality. The conceptual foundations of effective development of mineral deposits have been formed, according to which - the criterion of optimality is quality, which is expressed in ash content, the degree of dilution, and negative impact on the environment; process design begins with determining the volume of extraction of minerals from the subsoil; the project includes economic and environmental strategies for mining, while in case of inconsistency of the economically advantageous strategy with a safe one, additional stages for the enrichment of minerals, reclamation, etc. should be envisaged; the search for the optimal scenario for the development of the field is implemented by reflecting the life cycle of the development of the field by a decomposition scheme presented in the form of a network model, and the optimization process itself involves the study of changes in the state of reserves from balance to final production. The scope of application of the given decision-making tools from the standpoint of optimal design and choice of decisions from the standpoint of isolation in space and discontinuity (continuity) in time is proposed. Practical implications. The proposed sequence of implementation of the described approach in the development of comprehensive recommendations, which are reflected in the "Passport for the development of mineral deposits". Decision-making tools and software implementation are proposed.