Как сэкономить на буровзрывных работах и повысить эффективность добычи

Не так много современных российских горных предприятий, ведущих добычу открытым способом, обходятся без буровзрывных работ. Скорее следует говорить о том, что БВР — это неотъемлемая часть современного технологического процесса в отрасли.

Задача эта сложная, многоэтапная и затратная: по подсчётам аналитиков, в общей себестоимости работ на бурение и взрыв приходится до 30%. Поэтому закономерно, что компании стремятся оптимизировать этот процесс. И «КРУ-Взрывпром» добился успехов на этом фронте: по итогам неполного года работы только на двух разрезах компания сумела сэкономить на БВР почти 30 млн рублей. 

На самом деле такой результат много значит для отрасли. Тенденции развития добывающей индустрии требуют от добытчиков вовлечения в отработку всё более сложных объектов. Растёт объём вскрышных работ, падает содержание полезного компонента в руде, что заставляет недропользователей наращивать объёмы горных работ, чтобы поддерживать добычу. Отсюда потребность в дополнительных объёмах БВР, а названный показатель в 30% от общей стоимости работ, по всей вероятности, будет расти.

Что же касается «КРУ-Взрывпром», то это достаточно крупный игрок на рынке БВР. Представлена компания преимущественно на разрезах Кузбасса и выполняет здесь огромный объём работ: на счету предприятия 6,5 млрд «кубов» взорванной горной массы. Компания стремится увеличить производительность, и привычные решения вроде покупки дополнительных единиц техники не дают требуемого результата: в парке «КРУ-Взрывпром» уже больше 50 буровых станков.

Поэтому здесь решили пойти по другому пути — пути цифровизации. Выступая на прошлогоднем «Майнексе», начальник управления информационных технологий и цифровизации производства «КРУ-Взрывпром» Евгений Заборский отметил, что в ряде случаев специалисты компании буквально чувствовали, что «топчутся» по деньгам, но не могут их «достать» без дополнительных инструментов. В общем, жизнь заставляет взрывников применять новые подходы, в том числе и цифровые.

Как и для чего определяют энергоёмкость бурения

Сегодня «КРУ-Взрывпром» реализует целый комплекс инициатив по цифровизации БВР. И одной из них является организация бурения скважин с учётом энергоёмкости породного массива.

Такой метод предполагает точное определение инженерно-геологических свойств горных пород в естественном залегании, объясняет кандидат технических наук, технический директор ООО «ГЕОМИКС» Андрей Герасимов.

Разработчик выступил технологическим партнёром «КРУ-Взрывпром»: именно специалисты компании (заметим, российской компании) создали необходимый программный комплекс, в основе работы которого лежит реализованная математическая модель получения эмпирического коэффициента энергоёмкости для перехода от технических параметров бурения к крепости пород в массиве.

Энергоёмкость массива неразрывно связана с его геолого-структурными особенностями и напрямую зависит от трещиноватости и крепости слагающих его пород. Параметры эти изменчивы, поэтому влияние каждого из них по отдельности оценить сложно, и для оценки характеристики геолого-структурных особенностей в отрасли используют комплексный показатель.

Так зачем же уточнять крепость пород? Именно для того, чтобы оптимизировать процесс бурения. Обладая необходимыми данными, можно расширить или сгустить сетку скважин, и этот шаг даст экономический эффект.

Для расчёта энергоёмкости бурения используется база данных телеметрии скважин — это объективная информация о работе бурового инструмента и характеристиках проходимых пород. Показатели считываются со станка в режиме реального времени с помощью многочисленных датчиков. Обязательные параметры станка такие: координаты скважин (X, Y, Z), глубина (равные интервалы, м), давление воздуха (psi), давление на забой (psi), момент вращения бурового става (на основе данных гидросистемы psi), частота вращения (об/мин), скорость бурения (м/мин).

На основании этих данных система рассчитывает коэффициент энергоёмкости бурения, который привязывается к категории взрываемости. В процессе работы станок сталкивается со структурными элементами массива — трещинами, датчики это считывают и за счёт этого учитываются характеристики трещиноватости.

Крепостные характеристики пород программа отражает в виде секторов. К каждому из них привязывается свой диапазон значения коэффициента энергоёмкости в соответствии с заданной крепостью. Опираясь на эту модель, можно корректировать сетку бурения.

Сколько это в рублях?

А теперь на примере опыта «КРУ-Взрывпром» посмотрим, как все эти расчёты превращаются во вполне ощутимое сокращение затрат.

Для начала приведём данные по одному конкретному блоку. Геологическая служба предприятия определила крепость пород на нём как 10 по Протодьяконову. Когда же этот параметр рассчитали с учётом энергоёмкости бурения, оказалось, что показатель снижается до 8.

При применении технологии высокоточного наведения на проектные координаты скважин появилась возможность не округлять расчётную сетку бурения скважин в меньшую сторону. Сетка скважин была расширена с 6,5*6,5 метров до расчётных 6,7*6,7 метров без изменения конструкции заряда. Казалось бы, что такое 20 сантиметров, но нужно помнить, что скважин на блоке несколько сотен. И это количество удалось снизить с 658 до 619 штук и при этом сократить объём бурения с 10 317 до 9 710 пог. м.

Чем меньше скважин, тем меньше требуется взрывчатых материалов и средств инициирования: только на одном блоке удалось снизить расходы почти на 1,5 млн рублей. При этом объём взорванной горной массы не изменился.

Методику «КРУ-Взрывпром» применил на двух угольных разрезах Кузбасса. Данные аналитики компания собирала на протяжении 8 месяцев: с января по август. Суммарно объём бурения на 62 БВР-блоках сократился на 26 666 пог. м, а в деньгах это 29 459 тыс. рублей.

Евгений Заборский отметил, что, конечно же, на старте проекта были опасения. Да, данные геологоразведки, на которые опиралось предприятие, были старыми, их выдали ещё советские специалисты.

Но предприятие работало с коэффициентом крепости 10 по Протодьяконову, и переходить на «восьмёрку» было смело: что, если взрыв будет недостаточной мощности, если образуется большой процент негабарита? В этом случае экспериментаторы бы получили простой техники и убытки вместо прибыли.

«Опасения были на уровне эмоций, конечно, но рациональное зерно победило. В итоге решение вендоров принесло экономию в десятки миллионов рублей», — подытожил он.

В «ГЕОМИКС» же уверены, что такого эффекта можно достичь и при работе не только с углём, но и с другими полезными ископаемыми.

«Методика бурения с расчётом энергоёмкости массива может быть использована на предприятиях горнодобывающей промышленности при проектировании блоков БВР. Она способна значительно повысить эффективность работ за счёт уменьшения количества используемого ВМ и снижения объёмов бурения при надлежащей работе системы телеметрии на станках и внедрении ГГИС «ГЕОМИКС» в технологический процесс», — подчеркнул Андрей Герасимов.