Месторождение как проект

На российской карте добывающих предприятий беспрерывно происходят изменения — ежегодно можно наблюдать появление новых объектов, карьеров и подземных рудников. Это и неудивительно, ведь в последние годы наблюдается рост инвестиций в геологоразведку. И, когда стартовые данные об объекте получены, начинается разработка проекта освоения месторождения.

Проектирование горных работ

Специалисты в области проектирования горных работ подчёркивают: чем более достоверную информацию о геологии будущего месторождения они получат, тем более точные планы развития карьеров, угольных предприятий или подземных рудников смогут создать.

«Проектирование горных работ начинается с анализа геологической ресурсной модели. Её готовит ресурсный геолог, а представляет она собой наиболее надёжную интерпретацию геологии и минерализации, планируемую к отработке. Способы отработки полезных ископаемых выбираются исходя из ресурсов.

Ресурсная модель показывает форму рудного тела и содержания полезных компонентов, что позволяет горным инженерам выбрать оптимальный способ отработки: открытый, подземный или комбинированный. На следующем этапе производится более подробный анализ и оценка систем разработки открытым или подземным способами, а также потенциальной производительности по добыче руды», — рассказал о старте работ технический директор московского офиса AMC Consultants Марк Чешер.

«Качественные геологические материалы, в которых содержатся исчерпывающие данные о геологии месторождения, гидрогеологии, газоносности, качественных характеристиках месторождения и иная информация, — это первостепенные исходные данные и путь к хорошей работе. Именно геологические материалы дают понимание о месторождении и о перспективе проектируемого предприятия.

Чем они более качественные и подробные, тем точнее определяется экономическая целесообразность строительства будущего предприятия, производится оценка инвестиционных рисков. Например, при хорошей мощности угольного пласта качественные характеристики полезного ископаемого могут быть такими, что отработка станет экономически нецелесообразной», — говорит заместитель генерального директора — куратор проекта ООО «СГП» Александр Лисковец.

Определившись с технологией отработки, проектировщики приступают к детальному планированию горных работ, объясняет г-н Чешер. Оно идёт параллельно с работами по отдельным направлениям: геомеханике, гидрогеологии, технологии переработки, проектированию обогатительной фабрики и хвостохранилища — если таковые предполагаются. Результаты работ по всем направлениям объединяются в единый проект.

«Несмотря на широкое применение функций автоматического моделирования и проектирования во многих программных продуктах для горной отрасли, все проекты горных работ ограничены входными данными и требуют контроля со стороны человека. Специалист по проектированию в обязательном порядке проверяет полученные результаты программного проектирования.

Тем не менее хорошей практикой является проведение независимого экспертного анализа всей технической работы для выявления потенциальных проблем. Независимый анализ может быть как внутренним, так и внешним по отношению к организации, выполняющей работу, но в любом случае, чтобы выявить возможные проблемы, он должен быть основан на глубоких знаниях и экспертном опыте».

Не только геология. ТЭО месторождения

Впрочем, наши специалисты говорят, что геологическими данными дело не ограничивается: проект разработки месторождения — это тщательно выверенный документ, имеющий массу данных в основе.

«Я считаю, что реальное проектирование, то есть подготовка проектной документации для строительства предприятия, начинается после проведения инвестиционно-финансового анализа горнодобывающего проекта. Сделать это лишь на базе технологических аспектов добычи и переработки или оценки инфраструктуры невозможно. Финансовому анализу предшествует огромная работа по оценке всех влияющих факторов.

Геологоразведочные, гидрогеологические данные, технологические особенности месторождения — всё это является пакетом исходных сведений для начала проектирования. Но далеко не достаточным.

Проектирование ведётся по огромному количеству дисциплин и должно учитывать практически всю российскую законодательную базу, начиная с Градостроительного кодекса и заканчивая законодательством в области защиты населения от чрезвычайных ситуаций. Если перечислять все необходимые для проектирования данные, список займёт не одну страницу»,  — подчёркивает генеральный директор АО «Гипроцветмет» Владислав Неволин.

Проект месторождения — это сплав технической и экономической информации. Задание на проектирование, которое получают специалисты, во многом обуславливается оценкой экономической целесообразности отработки запасов — она разрабатывается в  технико-экономическом обосновании (ТЭО).

«В ТЭО аргументировано обосновываются оптимальные границы отработки запасов, в этих границах производится подсчёт геологических и промышленных запасов по принятому варианту отработки, составляются календарные планы добычных и вскрышных работ, рассчитываются ожидаемый объём и качество товарной продукции, производится очень детальный технико-экономический расчёт рассматриваемого варианта отработки.

Экономической оценке подлежат транспортные схемы, использование водных и энергетических ресурсов, земельные участки, намеченные к отчуждению, также прорабатывается влияние будущего предприятия на окружающую среду.

Иными словами, в ТЭО изначально рассматривается технологическая часть, связанная с технологией добычи, затем определяются параметры, по которым строятся элементы инфраструктуры (она должна соответствовать той производственной мощности, которую необходимо получить).

Утверждённое ТЭО служит основанием для составления заказчиком задания для следующей стадии проектирования добывающего предприятия  — разработки проектной документации», — поясняет Александр Лисковец.

Можно сказать, что технический проект отработки месторождения — это некое руководство, по которому будет осуществляться эксплуатация конкретного участка недр. Но горнодобывающее предприятие — это живой организм, и, конечно же, на старте просто невозможно предусмотреть всю его дальнейшую жизнь.

Марк Чешер напоминает, что по мере реализации проекта и выполнения различных этапов исследования информация может постепенно обновляться и корректироваться.

Хорошая иллюстрация — развитие месторождения «Павлик» в Магаданской области, которое в своё время назвали «новой звездой золоторудного рынка». Промышленная добыча здесь стартовала в 2015 году, в первый же год здесь добыли больше тонны золота, а  теперь рудник стабильно в 10-ке крупнейших в России.

Но в начале 2000-х, когда здесь начались работы, основная активность шла на соседней «Наталке». По рассказам директора ЗРК Василия Макарова, общий рефрен относительно «Павлика» звучал следующим образом: «Золота здесь нет». К тому же в тренде была восточная часть месторождения, и работы двигались как раз на восток. И уже в процессе эксплуатационной разведки на самом краю карьера обнаружили золото на западе.

Балансовые запасы месторождения несколько раз корректировались: в 2013-м это были 154 т золота, в 2018-м — уже 186, сегодня идут разговоры о перспективе увеличения суммарных запасов до 300  т. И даже сейчас руководство предприятия не даёт точного ответа на вопрос о том, сколько лет проработает ЗРК: в контурах проектируемого карьера только часть запасов, а рудное тело простирается и дальше.

И ещё один показательный момент. Владислав Неволин отметил, что «вопрос инфраструктуры при реализации проектов в России порой имеет решающее значение и требует тщательной проработки». Если говорить о том же «Павлике», то мощным сдерживающим фактором на старте был вопрос энергообеспечения. Присоединение к электросетям «Магаданэнерго» открывает перед месторождением новые перспективы.

«Инструментов, позволяющих работать с ошибками и качеством документации, сегодня достаточно много. Это и системы внутреннего контроля качества, и практика проведения научно-технических советов, и повышение квалификации и обучение сотрудников, и системы САПР и BIM-инструменты. Однако решений — именно решений, позволяющих исключить на 100% ошибки на этапе проектирования, — сегодня нет. Человеческий фактор по-прежнему играет огромную роль. Поэтому отрасль сегодня, как и вчера, помимо современных систем менеджмента качества и информатизации, остро нуждается в сильных кадрах — людях, которые могут именоваться профессионалами».

На земле и под землёй

Положив в основу геологию и экономику, авторы проекта принимают важнейшее в судьбе месторождения решение, определяя способ его отработки. Не такой это очевидный вопрос, как может показаться на первый взгляд. Так, коксующийся уголь на одном из месторождений в районе Киселёвска Кемеровской области несколько десятилетий назад добывали подземным способом.

Однако действующий проект на том же участке предусматривает работу карьера — такой способ отработки оказался более экономически целесообразным. А при проектировании Горевского ГОКа перенос русла реки и строительство дамбы были названы более эффективными, нежели строительство шахты.

«Есть также алгоритмы для проектирования комбинированной отработки месторождений открытым и подземным способом. Комбинированная отработка становится актуальной при выбывании запасов, эффективно добываемых открытым способом.

Специфика имеется, и обусловлена она прежде всего разницей в технологиях добычи, которая влечёт за собой выбор разного технологического оборудования, различные подходы к обеспечению безопасности ведения работ и прочее. Переход от отработки открытым способом к подземному — всегда вызов.

Приходится менять не просто технологии, но и, не побоюсь этого слова, ментальность людей. Многие отечественные горнодобывающие предприятия уже прошли эту трансформацию, многим ещё предстоит»,— напоминает Владислав Неволин.

Специалисты говорят, что алгоритм создания проекта в целом один и тот же  — что для открытых, что для подземных горных работ: геологоразведка, подготовка геологических материалов, ТЭО, определение параметров кондиций, постановка запасов на баланс, проектирование.

«Специфика в задачах проектирования и в определении целесообразности отработки разная. Например, объекты поверхности при открытых горных работах на угольных предприятиях менее сложные, чем при подземном способе отработки, а экологическая часть, напротив, сложнее, что связано с необходимостью предусмотреть больший объём мероприятий по снижению воздействия отработки участка горных работ на окружающую среду», — поясняет Александр Лисковец.

Марк Чешер уточняет: действительно, вне зависимости от способа отработки проектировщики придерживаются единого алгоритма. Процесс организован следующим образом: подготовка входных данных (ресурсных, геомеханических, гидрогеологических, технологических, стоимостных и финансовых), оптимизация горных работ, определение границ проектирования, проектирование подземного рудника или карьера, календарное планирование горных работ, проектирование инфраструктуры и оценку затрат.

Однако методы выполнения некоторых задач будут отличаться.
Так, стандартным инструментом для оптимизации карьеров специалист назвал алгоритм Лерча-Гроссмана, используемый в различных программных обеспечениях.

«Хотя в последнее время появились признаки того, что альтернативные методы могут в будущем дать полезные результаты. Алгоритм Лерча-Гроссмана определяет серию оболочек карьера на основании характеристик рудной минерализации. Оболочки анализируются для выбора предпочтительного варианта, который будет использоваться на стадии проектирования карьера», — рассуждает г-н Чешер.

Что же касается проектирования подземных выработок, то тут единого отраслевого стандарта сегодня нет. Оптимизация горных работ начинается с оптимизации формы очистных выработок при различных бортовых содержаниях с обязательным учётом потенциальной системы разработки подземным способом (например, камерная система разработки глубокими скважинами, система слоевой разработки с закладкой, блочное обрушение, подэтажное обрушение или камерно-столбовая система).

Производится оценка запасов в  контурах отработки на основании бортового содержания и  границ отработки, которые обеспечат предпочтительные экономические показатели.

Во всём этом, говорят специалисты, присутствует определённая степень субъективной интерпретации со стороны инженера. Именно поэтому при планировании горных работ очень важно наличие знаний и профессионального опыта работы в аналогичных условиях.

При этом г-н Чешер отмечает, что за последние 10-15 лет проектирование подземных выработок всё же значительно улучшилось благодаря достижениям в  области разработки программных продуктов для горнодобывающей промышленности.

Та же сложность сохраняется и на следующем этапе, при разработке детального плана горных работ. Проектирование подходных подземных выработок идёт по большей части вручную, и  здесь велика роль знаний и опыта проектировщика. Такие объекты инфраструктуры, которые принято именовать вспомогательными, по сути, необходимо учитывать в планировании.

И  при их строительстве важно учитывать и  вопросы безопасности, и  методы закладки выработанного пространства, и гидрогеологию, и вентиляцию горных выработок, и потребность в энергообеспечении.

«Если же говорить об открытых горных работах, то здесь календарное планирование, как правило, выполняется с помощью соответствующего программного обеспечения (например, Minemax). Данный подход был успешно применен на месторождении «Сухой Лог» ПАО «Полюс».

В целом в последние годы появляется все более мощное вычислительное аппаратное и программное обеспечение, что позволяет осуществлять комплексное планирование горных работ и быстро оценивать большее количество сценариев», — отмечает Марк Чешер.

«Чистое поле», «гринфилд», предполагает более широкий диапазон потенциально применимых решений, чем работа с действующим предприятием, у которого уже заданы производственные и технологические параметры.

Эти параметры ограничивают в принятии проектных решений, кроме того, чтобы их определить, необходимо детально проанализировать инфраструктуру действующего предприятия, изучить все тонкости.

При условии наличия качественных геологических материалов с «гринфилд»-проектами есть возможность определить мощность, технологическую цепочку, построить удобную инфраструктуру, которая позволит добывать и отправлять уголь конечному покупателю без дополнительных ограничивающих факторов».

Гринфилд и Браунфилд

Конечно, говоря о проектировании месторождений, «Сухой Лог» обойти стороной невозможно. Нельзя сказать, чтобы дела тут шли быстро, но все помнят, что решительность и скорость хороши при рубке дров, а вовсе не при освоении одного из крупнейших в мире месторождений золота. В конце прошлого года завершилась стадия PFS — «Полюс» зафиксировал улучшение основных операционных параметров будущего месторождения. Датой запуска сейчас называется 2027 год.

«Сухой Лог» — это не только огромное и очень перспективное месторождение, это ещё и небывалый гринфилд-проект. Это особые задачи для всех участников процесса, и для проектировщиков в первую очередь: работы в условиях существующей инфраструктуры и в «чистом поле» — «две большие разницы».

«У нас был опыт реализации и гринфилд-, и браунфилд-проектов. Я не скажу, что для проектировщика тот или иной вариант проще. В обоих есть подводные камни, которые нужно знать и учитывать, желательно на старте проекта.

Если говорить про «браунфилд», то самые большие проблемы начинаются там, где новые решения необходимо увязать с существующими зданиями и сооружениями. Как правило, «браунфилд» создается на основе исторически существующего предприятия, спроектированного в соответствии с законодательной базой предшествующего периода.

И есть десятки примеров, когда чрезмерное желание сохранить исторически сложившийся облик производственной площадки обернулось неудачей для всего проекта.

«Гринфилд» также несёт в себе массу рисков, огромная часть которых закладывается на стадии инженерных изысканий. Проектирование во многом осуществляется на основе «бумажных» отчётов и не учитывает историческую составляющую, а также опыт работы на данной площадке.

Выявление таких рисков — крайне сложная задача, нередко их не замечают и не принимают во внимание вплоть до начала строительно-монтажных работ. Для горнодобывающих проектов, учитывая их географию, — это чрезвычайно важный фактор», — объясняет Владислав Неволин.

Примерно такую же расстановку плюсов и минусов каждого типа объектов даёт Марк Чешер. Создать новый объект, задействуя уже существующую инфраструктуру, легко только в теории. В реальности же всегда обнаруживается множество подводных камней. Например, переходит предприятие от открытой разработки к  подземной. А  фабрика-то была спроектирована под определённые мощности, теперь же они изменились.

Или появляются новые выработки вблизи уже существующих. Тут и экологические вопросы, и требования безопасности. И всё это необходимо учитывать при проектировании.

При этом г-н Чешер не раз подчеркивает, что главный ресурс проектировщика — это точная информация, представленная в необходимом объёме. И тут «браунфилд», конечно, «выигрывает»: у предприятия есть внедрённые системы и своя история, от которых можно отталкиваться. Всё это позволяет получить более точное представление о региональной геологии, гидрогеологии, геомеханике, затратах, технологических характеристиках и т. д.

«В реализации «гринфилд», как правило, проще. Но такие проекты обычно базируются на ограниченных данных, соответственно, необходимо учитывать возможные риски. Обычно на этой стадии знания по проекту основаны только на информации, полученной по результатам бурения и поэтому в основе геологических, геомеханических, горных и технологических исследований лежит ограниченный набор данных», — комментирует Марк Чешер.

Право на ошибку? «Узкие» места при проектировании месторождений

Таким образом, перед специалистами по проектированию вырисовывается очень непростая и ответственная задача. Мало того, что необходимо учитывать весь перечень данных, который мы привели далеко не полностью. Нужно ещё и держать в уме тот факт, что месторождение в виде проекта нестатично: обновляется информация — корректируется проект. Вспомним тот же «Сухой Лог»: результаты SS (2018 год) и PFS (2020 год) заметно отличаются, причём разнятся все расчётные параметры.

«Во всех исследованиях должен быть предусмотрен бюджет на непредвиденные расходы в случае каких-либо изменений, которые могут негативно повлиять на результаты проекта. По мере получения большего объёма данных и повышения уровня достоверности размер такого бюджета может быть уменьшен», — говорит г-н Чешер.

Он напоминает, что различные уровни технико-экономических проработок (SS, PFS, FS) обладают значительной потенциальной погрешностью. Конечно, по мере движения объекта в сторону детального проектирования данные утоняются, погрешность снижается.

«Каким бы качественным и проработанным ни был проект, когда он сталкивается с реальностью, появляются факторы, которые в нем не предусмотрены. Любой проект зависит от точности геологических материалов. Когда начинается отработка месторождения, вскрываются фактические горно-геологические условия, и они иногда отличаются от того, с чем велась работа на этапе проектирования.

В связи с таким фактическим уточнением параметров возникает необходимость корректировки проекта.

Даже максимально точная геологическая информация при столкновении с реальностью даёт новые условия, так как в настоящее время не существует технологии, обеспечивающей на этапе проектирования сбор и анализ информации с абсолютной точностью и полнотой», — делится опытом Александр Лисковец.

Конечно же, в помощь проектировщикам — современные программные средства, о чём мы уже начинали говорить. Их создатели активно продвигают свои решения, регулярно организуя реальные и виртуальные «школы», демонстрируя возможности систем. Но полностью поручить проектирование компьютеру на сегодняшнем этапе невозможно, и очень многое по-прежнему зависит от самих специалистов, разрабатывающих проект.

«Высокий уровень знаний, умений и навыков, а также профессиональный опыт могут помочь восполнить имеющиеся пробелы в данных на ранних этапах исследований. Таким образом, результаты, полученные на более поздних этапах, не будут сильно отличаться от результатов в начале исследования.

Такой опыт и знания особенно критичны при разработке подземных рудников, когда более подробную информацию можно получить только после выполнения подземного бурения скважин для оценки минеральных ресурсов. При открытой разработке возможна большая адаптируемость под выбранные варианты», — подчёркивает Марк Чешер.

Текст: Кира Истратова

Читайте также: «С чего начинается разработка месторождения?».