автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.02, диссертация на тему:Совместная оптимизация главных параметров подземной разработки рудных месторождений с разнокачественными запасами в рыночных условиях

НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ НАУК КЫРГЫЗСТАНА ИНСТИТУТ ФИЗИКИ И МЕХАНИКИ ГОРНЫХ ПОРОД.

РГ6 од

На правах рукописи.

2 11 ПОП <007

ТОЛОБЕКОВА БУРУЛКАН

СОВМЕСТНАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ ГЛАВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПОДЗЕМНОЙ РАЗРАБОТКИ РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ С РАЗНОКАЧЕСТВЕННЫМИ ЗАПАСАМИ В РЫНОЧНЫХ УСЛОВИЯХ

Специальность 05.15.02 -"Подземная разработка месторождений полезных ископаемых"

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук.

Бишкек-1997

РАБОТА ВЫПОЛНЕНА Б ИНСТИТУТЕ ФИЗИКИ И МЕХАНИКИ ГОРНЫХ ПОРОД НАЦИОНАЛЬНОЙ АКАДЕМИИ НАУК КЫРГЫЗСКОЙ РЕСПУБЛИКИ

Научный руководитель •

доктор технических наук, профессор Дроиов Николай Васильевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки Иванов Константин Иванович

кандидат технических наук Вдовин Геннадий Константинович.

Ведущая организация:

Кыргызский Горно-металлургический институт

им. академика У.А. Асаналиева

Защита состоится "21"ноября 1997 г. в 14-00 часов на заседании специализированного совета Д 05.97.60 при Институте физики и механики горных пород НАН КР по адресу: 720815 г.Бишкек, ул. Медерова-98.

Диссертацией можно ознакомится в библиотеке Института

Автореферат разослан "20"октября 1997г

Ученый секретарь специализированного совета, к.т.н.

О. В. Никольская

Общая характеристика работы.

Актуальность темы. Развитие горнорудной промышленности Кыргызстана во многом определяется темпами вовлечения в эксплуатацию сложно структурных месторождений, представленных, как правило, разнокачественными запасами. Активность привлечения инвестиций в эту сферу зависит от надежности оценки и технико-экономического обоснования освоения указанных месторождений.

Существующие методы и разработки горных проектов недостаточно учитывают специфику месторождений разнокачественных руд, позволяющих оптимизировать порядок отработки запасов и динамику получения дохода. Характерный для практики последовательный выбор основных параметров и технологических решений не дает возможности раскрыть их полный природно-экономический потенциал в рыночных условиях. Даже в самом совершенном компьютерном исполнении применяемые методы не обладают достаточной системностью, базируются на неадекватных по характеру проблемы критериях. Отмеченные недостатки приводят к перерасходу капитатьных и эксплуатационных затрат, неоправданной отбраковке части кондиционных запасов и нередко к признанию несостоятельным горного проекта в целом.

Совершенствование методов выбора главных параметров рудников на основе принципов системности, динамичности и с учетом требований рыночной экономики позволит повысить качество проектов и снизить риск их инвестирования.

Цель исследования состоит в разработке метода совместной оптимизации главных параметров подземной отработки месторождений разнокачественных руд, обеспечивающего в рыночных условиях повышение эффективности капиталовложений и полноты извлечения полезных ископаемых из недр.

Научная идея работы заключается в использовании рыночных критериев, разработанных связей и единой динамической модели для

совместной оптимизации главных параметров освоения месторождений разнокачественных руд - годовой производительности горного предприятия, величины кондиционных запасов и порядка их отработки.

Задачи исследований:

-обоснование состава совместно оптимизируемых главных параметров освоения месторождений разнокачественных руд и установление взаимосвязей между ними;

-разработка комплексной оптимизационной модели и метода совместной оптимизации главных параметров в рыночных условиях;

-установление закономерностей изменения главных параметров в зависимости от форм связей между ними и применяемых критериев;

-практическая апробация разработанного метода оптимизации в условиях золоторудного месторождения с разнокачественными запасами.

Методы исследований включали: анализ методологии оценки и оптимизации освоения сложно структурных месторождений в до рыночных и рыночных условиях; изучение нормативно-методических документов и практического опыта обоснования кондиции и параметров рудников; методы математического моделирования, аналитический, графоаналитический и вариантный при обосновании горноэкономических решений; экспериментальную проверку разработанных положений при проектировании освоения золоторудного месторождения.

Объектом исследований являются рудные месторождения с разнокачественными запасами полезных ископаемых, разрабатываемые подземным способом.

Защищаемые научные положения.

1.Совместная оптимизация главных параметров подземной разработки месторождений с разнокачественными запасами по единой ди-

намической модели позволяет выявить их истинный лриродно-экономический потенциал, что обеспечивает повышение внутренней нормы доходности капиталовложений и полноты извлечения полезных ископаемых.

2. Рыночный критерий - внутренняя норма прибыли неприемлем для оптимизационных целей, связанных с полнотой извлечения полезных ископаемых; его следует использовать в качестве ограничения в сочетании с оптимизационным критерием - чистая текущая стоимость.

3. Порядок отработки ог богатых руд к бедным при совместной динамической оптимизации параметров обеспечивает наибольшее количество кондиционных запасов и наименьшую себестоимость добычи и переработки по сравнению с другими порядками.

4. Оптимальные соотношения между отрабатываемыми запасами и годовой производительностью достаточно точно аппроксимируется: наиболее пологой функцией десятичных логарифмов - при опережающей отработке богатых запасов; наиболее крутой степенной зависимостью - при отработке от бедных руд к богатым; промежуточной квадратичной функцией - при отработке руд усредненного качества.

Достоверность научных положений и выводов обоснована: использованием фундаментальных теоретических работ и современного опыта выбора параметров рудников; взаимным контролированием оптимизационных исследований путем использования традиционных и рыночных критериев; представительностью и достаточно высокой сходимостью результатов оптимизации по обобщенным и развернутым динамическим моделям; подтверждением основных положений результатами практической апробации метода и высокой эффективностью его реализации.

Научная новизна исследований заключается в следующем:

- обоснована структура порядка отработки разнокачественных запасов, отличающаяся выделением организационной и технологической подсистем для поэтапной оптимизации;

- обоснованы функциональные зависимости капитальных и эксплуатационных' затрат от' годовой производительности рудника, характеризующиеся кусочно-линейной формой связи, аппроксимируемой в целом степенной функцией;

' - на структурной основе рыночных критериев разработана динамическая модель для совместной оптимизации главных параметров рудника, в состав которых впервые введен организационный порядок отработки разнокачественных запасов;

- установлены ранее неизвестные свойства кротерия - внутренняя норма прибыли: нечувствительность к выбору момента приведения денежных потоков; неадекватность оценки кондишонносш полезных ископаемых, ограничивающая область его применения;

- устаношен частный характер известною положения о том, что дисконтирование приводит к сокращению кондиционных запасов, оно не подтверждается при опережающей отработке богатых руд ;

- установлено, что при отработке богатых рун к бедным связь между оптимальной годовой производительностью и отрабатываемыми запасами характеризуется наиболее пологой (по сравнению с другими порядками) - логарифмической зависимостью.

Практическая ценность работы заключается в том, что разработанная комплексная модель и метод совместной оптимизации главных параметров позволяют реально оценить природный потенциал месторождений с разнокачественными запасами и обеспечивают повышение внутренней нормы доходности инвестиций и полноты извлечения полезных ископаемых, снижение себестоимости добычи и переработки при более благоприятной динамике получения прибыли.

Личный вклад автора:

- произведен критический анализ состояния проблемы, обоснован состав совместно оптимизируемых главных параметров, установлены связи между ними;

- исследованы свойства рыночных критериев NPV и IRR и определены условия их корректного применения при оптимизации;

- разработана блок-схема совместной оптимизации главных параметров освоения месторождений разнокачественных руд;

- разработана алгоритмическая программа для совместной оптимизации параметров рудников на основе критерия суммарной дисконтированной прибыли;

- выполнен весь необходимый комплекс экспериментальных исследований на ЭВМ по локальной и совместной оптимизации параметров, по результатам которых установлены новые закономерности и соотношения оптимальных параметров;

- проведена практическая апробация научных положений и разработанного метода оптимизации в условиях типичного месторождения с разнокачественными запасами;

Реализация работы. Разработанный метод совместной оптимизации параметров практически применен при выполнении ТЭО освоения золоторудного Насоновского месторождения, что позволило обосновать более эффективный вариант его разработки, обеспечивающий увеличение чистой текущей стоимости на 5504 тыс.долл. Результаты оптимизации приняты для детального проектирования.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и получили одобрение на: Всесоюзной научно-технической конференции по комплексному использованию недр в ИГД АН Каз.ССР (Алма-Ата, 1989г.); международной конференции "Горная наука в условиях рыночной экономики" в ИФиМГП HAH KP (Бишкек, 1995г.); Ш и IV научных конференциях КР(С)У (Бишкек, 1996, 1997гг.); научно-техническом совете Проектно-исследовательского центра "Кен-Тоо" (Бишкек, 1997г) секциях Ученого Совета ИФиМГП HAH KP (Бишкек, 1989-1997ГГ.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, содержит_страницы машинописного текста, _иллюстраций, _таблиц и список литературы из_наименований.

Автор считает своим долгом выразить глубокую благодарность научному руководителю д.т.н., проф. Дронову Н.В. за ценную методическую и практическую помощь при выполнении работы, а также академику Айтматову И.Т. и д.т.н., проф.Кожогулову К.Ч. за полезные советы и поддержку. Автор выражает искреннюю признательность специалистам Проектно-исследовательского центра "Кен-Тоо" за участие в подготовке данных и практической реализации разработанного метода.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Глава 1. Анализ теории и практики обоснования параметров подземной разработки рудных месторождений с разнокачественными запасами.

В эволюции идей, методологических подходов и практического механизма выбора рациональных параметров подземной разработки рудных месторождений выделяется несколько этапов. Для современного периода решения данной проблемы характерны такие черты, как системность подхода, комплексность освоения недр, динамичность моделирования, компьютеризация оптимизационного процесса.

Развитие теоретических и инженерно-методических основ оценки и оптимизации освоения месторождений с учетом динамики процессов, комплексного использования рудных полезных ископаемых, системности постановки нашло отражение в трудах Н.В.Мельникова, М.И.Агошкова А.С.Астахова, В.А.Шестакова, В.А.Симакова, А.М.Сиразутдинова, Н.В.Дронова, Т.А.Агабаляна, Д.Р.Каплунова, Ф.Я.Каца и многих других ученых. Особенности оптимизации параметров освоения сложноструктурных рудных месторождений отражены также в трудах В.И.Зверькова, А.А.Лисенкова, Е,В,Жиганова,

Н.А.Жукова, М.А.Яковлева, А.Т.Серебрянского, А.В.Яркова, А.Н.Дулина и др.

Методические основы оптимизации рудников в переходный период к рыночным отношениям еще не получили завершенного оформления. Немногочисленные публикации этого периода принадлежат К.Н.Трубецкому, М.А.Ревазову, И.Э.Ястржембскому, Ю.В.Разовскому, Н.В.Дронову, М.В.Баженову, Л.К.Антоненко, В.Кезиндеру и др.

Оценивая современное состояние проблемы оценки и оптимизации рудников, следует констатировать, что существующие методы не приспособлены для строгого оптимизационного выбора параметров освоения месторождений с разнокачественными запасами в рыночных условиях. В известных методах не получили решения вопросы оптимизации порядка отработки совместно с другими определяющими параметрами освоения во взаимодействии. Обычно идут по пути установления связи технико-экономических показателей с одним-двумя главными параметрами при фиксированных значениях других управляемых параметров. Поэтому комплексная по своей сути задача решается разобщенно, локально, вследствие чего не выявляется подлинный оптимум. В связи с изложенным, весьма ответственную задачу составляет обеспечение системного выбора совокупности определяющих параметров освоения месторождений разнокачественных руд с учетом сложного переплетения взаимосвязей между собой и с критерием оптимальности. Это обуславливает необходимость разработки комплексной оптимизационной модели, адекватно связывающей главные параметры с целевым критерием.

Исследование природно-технологических особенностей месторождений с разнокачественными запасами позволило выделить их в отдельную по условиям оптимизации группу. В нее входят золоторудные, ртутные, сурьмяные, оловорудные, редкометальные и некоторые полиметаллические месторождения Кыргызстана. Все они относятся к третьей и четвертой группам сложности по действующей классификации. Их

характерной особенностью является природная разобщенность или технологическая локализованность разнокачественных зон, тел, скоплений гнезд, позволяющая многовариантно на оптимизационной основе выбирать порядок отработки запасов во времени и пространстве. Причем, решение данной задачи возможно только в динамической постановке.

Опыт отработки рассматриваемых месторождений показывает, что обычно на практике идут по пути опережающей выемки обогащенных участков, но это делается без строгого обоснования и никакими параметрами степень опережения не регламентируется. Для месторождений 3 и 4 групп сложности характерны невысокая степень разведан-ности качественной структуры запасов и этапность пополнения геологической информации. Поэтому оптимизация порядка отработки совместно с другими главными параметрами рудника объективно возможна только в масштабе крупных выемочных единиц, чему способствует природная разобщенность (локализованность) разнокачественных запасов рассматриваемой группы месторождений.

Глава 2. Исследование порядка отработки разнокачественных

запасов и связи между горно-экономическими параметрами.

Место и значение порядка отработки разнокачественных запасов в общей технологии горных работ достаточно четко не определено. В настоящее время технология подземной отработки месторождений строится поэлементно - путем последовательного выбора способа вскрытия, схемы подготовки, систем разработки, общего порядка отработки месторождения, календарного плана выемки запасов.

Порядок отработки разнокачественных запасов обосновывается главным образом на стадии построения календарного графика отработки месторождения уже после установления годовой производительности рудника и выбора систем разработки, способов вскрытия и подготовки. При этом потенциальные возможности крупномасштабного изменения порядка от работки месторождения уже оказываются упущенными.

Для использования природного потенциала месторождений разнокачественных руд, заключающегося в локализованное™ их состава, принципиальные вопросы порядка отработки должны решаться на самых ранних стадиях проектирования совместно с выбором других главных параметров. В процессе эксплуатации порядок отработки должен лишь уточняться без нарушения генерального замысла.

В целях разграничения этапов оптимизации исследована структура порядка отработки запасов, в которой выделены организационная и технологическая его подсистемы. К организационным решениям порядка отнесены: последовательность отработки, направления работ, интенсивность выемки отдельных частей месторождения. Организационные решения служат для управления порядком отработки крупномасштабных единиц: участков, рудных тел, крыльев, этажей, блоков. Они могут изменяться без изменения систем разработки, технологических элементов и процессов очистной выемки.

Вопросы порядка в объеме минимальных выемочных единиц (внутри блока, панели, слоя, заходки) решаются в увязке с технологическими процессами подготовки, нарезки и очистной выемки.

В табл.1 приведена рекомендуемая структура порядка отработки разнокачественных запасов, отличающаяся выделением организационной и технологической подсистем для поэтапной оптимизации. Предлагаемое разграничение понятия порядок отработки позволит более целенаправленно и последовательно решать вопросы оптимизации параметров рудников.

Через фронт очистных работ организационный порядок отработки связываются в один комплекс с годовой производительностью рудника и подлежащими выемке кондиционными запасами, что доказывает их взаимообусловленность и необходимость совместной оптимизации. Принципиальную связь порядка отработки разнокачественных запасов с годовой производительностью рудника можно выразить зависимостью

Таблица 1

Структура порядка отработки месторождений

_разнокачественных руд_

Объединяющее оптимизируемое решение Технологический комплекс рудника

Выделяемая система- элемент Порядок отработки разнокачественных запасов

Относительно обособленные, подсистемы Организационный порядок отработки Технолгический порядок выемки

Объекты управления запасами ■ Обособленные участки . рудные тела, зоны, крылья, ярусы, горизонты, панели, блоки Камеры, целики, слои, подэтажи, секции, заходки

Уровень управления Совместно с выбором главных параметров при проектировании рудников Совместно с выбором технологических схем и систем разработки при проектировании технологического комплекса и в процессе эксплуатации

Используемые приемы управления Последовательность отработки. Направление ведения работ. Интенсивность отработки. Крупномасштабные (больше блока) формы выработанного пространства Технологические схемы. Конструктивные элементы блока. Технологические процессы, параметры. Технические средства. Формы очистного пространства в блоке

Главные цели управления Оптимизация степени опережения отработки запасов более высокого качества по годам эксплуатации. Выбор производственной мощности рудника и количества кондиционных запасов Обеспечение безопасности работ. Минимизация затрат. Оптимизация показателей полноты и качества выемки полезных ископаемых. Текущее регулирование качества горной массы в рудопото-ках. Усреднение качества

л,=1-(1)

м •5"

где А1 - производительность рудника в 1-й год эксплуатации;

Бй - рабочая площадь 1- го природно обособленного или технологически выделяемого участка, формируемая в Ь й год в соответствии с принятым порядком отработки месторождения в к, ш, - площадь эксплуатационного блока и его годовая производительность при системе разработки, применяемой в 1-ом году на 1-ом участке; п / - количество участков, отрабатываемых по календарному графику в 1- ом году

В условиях рыночных отношений предъявляются более жесткие требования к определению технико-экономических показателей.

Установлено, что традиционно применяемая линейная форма связи между величиной капитальных вложений К и годовой производительности А недостаточно точна. Соотношение между данными параметрами более адекватно выражается кусочно-линейной связью, обобщенно описываемой степенной зависимостью, отличающейся от известных переменной величиной показателя п.

Кс К»= (А/: Аз) " при п = 0,6-0,7 (2)

Где А о А I - базовое и любое оцениваемое значение годовой производительности.

Эксплуатационные затраты 3 также подчиняются степенной зависимости

3 <: 3« = (А /: Аб) " при п = 0,6-0,8 (3)

Она точнее, чем линейная отражает взаимосвязь между 3 и А.

Влияя на динамику всех показателей, порядок отработки занимает центральное место в проблеме системной оптимизации.

На типовом месторождении разнокачественных руд выполнены модельные исследования трех порядков: 1 - отработка от богатых руд к бедным; 2 - опережающая отработка бедных руд; 3 - отработка запасов усредненного качества. В итоге установлено, что порядок с опережающей отработкой богатых запасов по сравнению с другими порядками обеспечивает максимум дисконтированной прибыли, наибольшую величину кондиционных запасов и минимум себестоимости 1т руды. Экспериментально установлено, что известное положение о том, что дисконтирование приводит к сокращению кондиционных запасов носит частный характер и не подтверждается при опережающей отработке богатых РУД-

Глава 3. Разработка метода совместной оптимизации параметров подземной разработки месторождений с разнокачественными запасами

Экономическая эффективность горных проектов определяется критериями абсолютной и сравнительной эффективности. Эти критерии применяются в сочетании и не заменяют друг друга.

В формирующихся рыночных отношениях традиционно используемые критерии (прибыль, рентабельность, срок окупаемости капиталовложений) сохраняют свое значение, но они становятся недостаточными для отражения интересов собственника капитала. Для оценки горных проектов в рыночных условиях применяют два интегральных критерия: Чистую текущую стоимость (NPV) и внутреннюю норму прибыли (IRR). Данные критерии в наибольшей мере соответствуют динамическому характеру рассматриваемой задачи. Вместе с тем функции и область применения каждого из них строго не определены. Не установлена их чувствительность к выбору момента приведения, характерная для динамических критериев. Известно, например, что не соблюдение определенных правил применения дисконтированной прибыли проявляется в виде, так называемого, "парадокса фактора времени". Суть его заключается в том, что результаты сравнительной оценки вариантов с

одинаковой прибылью кардинально меняются в зависимости от выбора момента приведения. Экспериментальные расчеты, выполненные для трех месторождений при трех характерных моментах приведения денежных потоков, позволили выявить ранее неизвестное свойство критерия IRR - его полную нечувствительность к "парадоксу фактора времени". В то же время критерий NPV обладает высокой чувствительностью к проявлению фактора времени. Для его корректного применения необходимо соблюдать следующие правила: все альтернативные варианты должны иметь единый момент приведения денежных потоков, одинаковый срок оценки и единый норматив дисконтирования. Методологический анализ и расчеты показали, что критерий IRR не применим для оптимизационных задач, связанных с установлением полноты извлечения полезных ископаемых. Использование его для этих целей приводит к неоправданной отбраковке кондиционных запасов.

Исходя из изложенных принципиальных положений в качестве структурной основы оптимизационной динамической модели принят критерий чистая текущая стоимость, показатель - внутренняя норма прибыли - в качестве ограничения.

Известно, что на сложно структурных месторождениях в состав оптимизируемых главных параметров включаются: кондиционные запасы Б, годовая производительность Л и технологический комплекс рудника W. Основываясь на предложенной (табл.1) структуре порядка отработки, можно из состава технологического комплекса W выделить в качестве самостоятельного параметра организационный порядок отработки разнокачественных запасов v.

С учетом этого приема целевую функцию для совместной оптимизации главных параметров в. рыночных условиях представим в следующем виде

NPV(B,A, {w },{v } шах, (4)

где {iV },{v } -множества вариантов технологического комплекса

и организационного порядка, соответствующие вариантам окон-туривания Б и годовой производительности А.

Ограничением служит критерий IRR, выраженный через комплекс оптимизированных главных параметров:

lRR(A\E°,Wy)>E=Ee+Ef (5)

Для призйания одного из альтернативных вариантов оптимальным должны одновременно удовлетворяться два условия:

NPV (U°)= max,

IRR ( U°)>E, (6)

где U" - комплект оптимальных главных параметров.

Развернутую структуру целевого критерия целесообразно представить в следующем виде:

NPV =

/Г+/Э iC+J»

(1+Е)"'-> шах, (7)

где П, - налогооблагаемая прибыль 1-го года, млн.сом;

¡21 - амортизационные отчисления 1-го года, млн.сом; К, - величина инвестиций 1-го года, млн.сом; Кет - рабочий (оборотный) капитал, возвращаемый в Т-м год млн.сом;

Т=ТС+Т} - общий срок оценки, лет; Е = Еб+Ер- норматив дисконтирования, определяемый

на основе банковской процентной ставки Еб с учетом экономической оценки риска инвестирования Ер. Показатели базового варианта рассчитываются прямым путем, а переход к другим вариантам осуществляется с помощью функциональных связей (1-3).

Показатели базового варианта рассчитываются прямым путем, а переход к другим вариантам осуществляется с помощью функциональных связей (1-3).

На рис.1 представлена обобщенная блок-схема совместной оптимизации главных параметров, включающая три цикла моделирования. Каждый цикл включает обоснование возможных вариантов решения, вычисление по программе критериев NPV и IRR и выбор лучшего по условию (6).

Глава 4. Системное определение оптимальных параметров

отработки месторождений с разнокачественными запасами

и установление закономерностей их изменения.

Апробация разработанного метода оптимизации произведена на типовом месторождении, которое разбито на 9 блоков, отличающихся в несколько раз содержанием металлов и запасами руды. Моделирование на первом этапе осуществлялось при одновременном варьировании всех трех искомых параметров - величины отрабатываемых запасов, порядка отработки блоков и годовой производительности. На втором этапе последовательно фиксировали один из параметров т.е. моделировалась системно-локальная оптимизация. Задачу решали по разработанной динамической модели и для сравнения - в статической постановке.

Сравнение результатов всех серий экспериментов показало, что наибольшая чистая текущая стоимость и максимальная величина кондиционных запасов достигаются при системной динамической оптимизации, т.е. при полном варьировании всех параметров. Это свидетельствует о том, что разработанный метод позволяет раскрыть полный при-родно-экономический потенциал месторождений разнокачественных РУД-

Порядок отработки от богатых руд к бедным сохраняет преимущество при любых ограничениях других параметров и без них. На рис. 2 показан характер изменения NPV по вариантам оконтуривания при двух порядках отработки. При опережающей отработке богатых руд

. (рис.2а) оптимальным оказался 7 вариант отработки с. количеством балансовых запасов 22 млн.т и годовой производительности 1,4 млн.т. При обратном же порядке (рис.2б)максимум NPV достигается при 4 варианте с балансовыми запасами всего 10,56 млн.т., но при большей годовой производительности - 1,75 млн.т/год. Как видим, различие кондиционных запасов при 1 и 2 порядках более двукратного в пользу 1 варианта. Величина NPV также отличается весьма существенно: 169 и 106 млн.долл. Таким образом метод совместной оптимизации обеспечивает и сбережение минеральных ресурсов и повышение экономической эффективности горных проектов.

Повышение полноты извлечения запасов из недр при опережающей отработке богатых руд обеспечивается за счет снижения себестоимости 1т руды и дополнительного кругооборотного эффекта от ускоренного получения прибыли. Оба эти фактора перекрывают убыточность отрабатываемых в последние годы бедных запасов, переводя их кондиционные.

Специальная серия оптимизационных экспериментов посвящена исследованию влияния нормы дисконта, показавшая, что с увеличением последней сокращается количество кондиционных запасов. В связи с этим сформулировано методическое требование: для предотвращения отбраковки эффективных запасов оптимизация по максимуму NPV должна осуществляться при минимальной приемлемой ставке дискон-' тирования, не превышающей в настоящее время в Кыргызстане 0,15.

По результатам одной из серий оптимизационного моделирования построен рис.3, иллюстрирующий методическое положение о неприемлемости критерия IRR для оптимизации кондиции и извлекаемых запасов. Из рисунка видно, что последовательное сокращение наиболее бедных отрабатываемых блоков вплоть до одного все еще не выявило максимуму IRR. Этот рисунок наглядно показывает, что критерий IRR неадекватно оценивает кондиционность запасов и может использоваться только в качестве ограничения.

г

ет-схема с&местнои оптимизации r/tasHtix птмегрое монаха

Под исходных данных

/mann/ (жттутания / Cst, l*t,N /

Порядок omforn 7

vj.j't.M J

fWotax лмииоднтыюсть

=fc

7

РасчетЩ IM

_J um A', NMo'tnat > £rt

I-' m (¡,m) i max

Лига» СпШ (A'n,)j md.l.m)- mar M(i,3,m)*in

пттмттатые запасы; mrmmw mmwи опгхмшюя годом тнзвод.. ZW(iJ,*)'Wt, m(ij,m)p En

Рис. 1. Блок-схема 1, 2, 3 - циклы оптимизации годовой производительности предприятия, порядка отработки разнокачественных запасов и величины блансовых руд; NPV - оптимизационный критерий; IRR - оценочно-ограничивающий показатель.

л)

ю 1.г и *е и 11 А

Годовая птмодиттюсп, «,«г/г

ол ¡.о и и и а Л Годовая производительность, мм г/г

Рис. 2. Оптимизация годовой производительности предприятия Л и величины балансовых запасов Б при порядках отработки: а) от богатых к бедным запасам; б) от бедных руд к богатым; 2-8 - количество последовательно отрабатываемых блоков с разным содержанием руды.

Рис. 3. Зависимость внутренней прибыли (IRR) от годовой производительности и величины отрабатываемых запасов при порядке выемки руд усредненного качества: 1-5 - варианты отработки разнокачественных руд, соответствующие количеству вовлекаемых в выемку блоков.

а} 07 ¡9 н и и ,т Годош лыизводиттностб, мм. т/га

Рис. 4 Соотношение между вовлекаемыми в отработку запасами типового месторождения и оптимальной годовой производительностью при различных порядках отработки: 1,1 - от богатых к бедным; 2,2 - от бедных руд к богатым; 3,3 - отработка запасов

ОМагшете шаш. усредненного качества;

1, 2, 3 - фактические зависимости по результатам совместной оптимизации;

1, 2, 3 - кривые аппроксимации; сК'02<0з ' соотношение оптимальных параметров рудников.

Для выявления закономерных соотношений между оптимальными параметрами проведена обработка результатов системной оптимизации. На рис.4 показаны кривые соотношений оптимальных величин годовой производительности и отрабатываемых запасов месторождения. Из него видно, что наиболее пологой функцией десятичных логарифмов аппроксимируются оптимальные соотношения указанных параметров при опережающей отработке богатых руд, а наиболее крутой степенной функцией - при отработке запасов от бедных к богатым. Промежуточная квадратичная зависимость характеризует связь параметров при выемке запасов усредненного качества. Умеренный рост оптимальной производительности при опережающей отработке богатых руд кроме экономии капитальных вложений создает большую надежность в работе предприятия, обеспечивая его запасами на более длительный срок.

Глава5. Практическая реализация метода совместной оптимизации рудников при проектировании отработки золоторудного Насоновского месторождения

Разработанный метод практически применен при технико-экономическом обосновании освоения типичного месторождения разнокачественных руд. Золоторудное месторождение Насоновское представлено 2 разобщенными участками и 8 крутопадающими телами. Содержание металла по горизонтам и эксплуатационным блокам изменяется от 1,5 до 4 раз.

Базовые данные для совместной оптимизации параметров приняты по ТЭО разработки данного месторождения, выполненному Про-ектно-исследовательским центром "Кен-Тоо" по заказу горнодобывающей компании "Ордо". ТЭО выполнено традиционно с последовательным установлением основных параметров и решений. Из-за недоразве-данности месторождения минимальное содержание золота в граничном сечении принято по аналогии - 3 г/т. Годовая производительность установлена по горным возможностям равной 100 тыс.т с подачей на фабрику руды одинакового содержания в течение всего срока эксплуга-

ции. В ТЭО обоснована штольневая схема вскрытия и различные варианты системы с магазинированием. Концентрат, получаемый в результате обогащения по гравитационно-флотационной схеме, предусмотрено переработать на Кара-Балтинском ГМЗ.

Для проведения совместной оптимизации произведено дополнительное оконтуривание и подсчет запасов при минимальном содержании в сечении 4 и 7 г/т.

Исходя из горных возможностей, намечен диапазон изменения годовой производительности от 100 до 250 тыс.т. Для каждого варианта оконтуривания и годовой производительности состаатены календарные графики опережающей отработки более богатых запасов с соблюдением технологических и геомеханических условий отработки.

Капитальные и эксплуатационные затраты по базовому варианту приняты по ТЭО , а для других вариантов определены на основе степенных функциональных зависимостей (2)-(3).

Оптимальная годовая производительность предприятия определялась путем совместной оптимизации всех влияющих главных параметров (согласно блок-схеме, рис.1), а точная величина эффективно отрабатываемых запасов и кондиции - графически методом интерполяции точек-максимумов МРУ. Кроме того произведен контрольный расчет кондиции аналитическим методом. В обоих случаях оптимальная величина кондиции оказалась заметно больше, чем по ТЭО: 4,5 и 3,9 г/т вместо 3 г/т.

Результаты совместной оптимизации параметров разработки На-соновского месторождения приведены в таблице 2.

Как видно из таблицы, рекомендуемый вариант отработки обеспечивает существенно большую эффективность по сравнению с вариантом ТЭО. При сокращении запасов золота всего на 4,3% за счет оставления явно некондиционных руд предлагаемый вариант освоения позволяет увеличить: годовую производительность в 1,4 раза;

Таблица 2

Сравнительные технико-экономические показатели проектного (по ТЭО) и рекомендуемого (по результатам совместной оптимизации) вариантов отработки Насоновского месторождения

Показатели Варианты отработки Сравнительная эффективность рек.варианта

проекта. рекоменд.

■ Кондиция - минимальное содер-

жание золота в сечении, г/т 3 4

Балансовые запасы руды, % 100 90,3 -10,7

Среднее содержание: а)золото, у.е. 0,632 0,670 +6

б) медь, у.е. 0,05 0,052 +4

Запасы металла: а) золото, % 100 95,8 -4,2

б) медь, % 100 94,2 -6,8

Содержание по годам отработки 6,32 7,3-6,08

Годовая производительность, % 100 140 +40

Капитальные затраты, тыс.долл. 15930 19539 +22

Себестоиомсть добычи и перера

ботки 1т руды, долл. 46,93 47,58 +1,4

В т.ч.: а) эксплуатационные.затр. 34,35 31,16 -10,2

б) амортизационные отчисл 12,58 16,42 +30,5

Среднегодовая прибыль, тыс.долл. 1653 2928 +77,1

Суммар. чистая прибыль, тыс.долл 21821 24888 + 14,1

Чистая текущая стоим., тыс.долл.

до налогов 7828 13332 +70,3

после налогов 4408 10422 + 136,4

Внутренняя норма прибыли, %

до налогов 20,3 31,7 +56,1

после налогов 17,1 28,5 +66,7

Рентабельность капвложений, % 10,4 15 +44,2

Срок окупаемости капвложений:

до налогов, лет 4,9 3,0 +63,3

после налогов,лет 5,4 3,2 +68,7

среднегодовую прибыль на 77%, чистую текущую стоимость на 70,3%; внутреннюю норму прибыли на 56%. Абсолютный прирост чистой текущей стоимости составляет 5,504 млн.долл. Даже в случае сохранения явно не оптимальной кондиции - 3 г/т, т.е. при запасах, принятых в ТЭО, благодаря более точной совместной оптимизации оставшихся двух параметров обеспечивается увеличение IRR с 20,3 до 27,7, NPV с 7828 до 11984 тыс.долл. Однако наибольшая высокая эффективность достигается при совместной оптимизации всех трех параметров (табл.2).

Заключение.

В диссертационной работе решена новая научная задача, имеющая важное значение для горнорудной промышленности Кыргызстана, заключающаяся в совместной оптимизации главных параметров подземной разработки месторождений разнокачественных руд в рыночных условиях, обеспечивающая повышение эффективности капиталовложений и показателей извлечения полезных ископаемых из недр.

В итоге выполненных исследований получены следующие научные и практические результаты:

1. Выявлены природно-технотопмеские особенности месторождений разнокачественных руд и на этой основе разработана структура порядка отработки запасов с выделением его организационной и технологической подсистем в составе технологического комплекса рудника.

2.0боснован состав подлежащих совместной оптимизации главных параметров рудников, в число которых включена организационная подсистема порядка отработки разнокачественных руд.

3. Установлены количественные зависимости между главными параметрами и показателями освоения месторождений: связь производственной мощности рудника с капитальными вложениями и эксплуата-

ционными затратами подчиняется кусочно-линейной форме, описываемой в делом степенной функцией.

4. Разработан метод совместной оптимизации главных параметров освоения месторождений разнокачественных руд в рыночных условиях по единой динамической модели, в котором разграничены процедуры: оптимизационная, осуществляемая по критерию чистой текущей стоимости, и оценочно-ограничительная, выполняемая по внутренней норме прибыли.

5. С использованием разработанного метода установлены новые закономерности и положения: рыночные критерии NPV и IRR приводят к ужесточению кондиции; месторождения разнокачественных руд обладают более высоким природным потенциалом, чем однородные по качеству; оптимизация с учетом фактора времени не приводят к сокращению кондиционных запасов, если отработки вести от богатых руд к бедным; при опережающей отработке богатых руд соотношение оптимальной производительности и отрабатываемых запасов подчиняется наиболее пологой по сравнению с другими порядками логарифмической зависимости.

6. Разработанный метод практически применен при выполнении ТЭО освоения золоторудного Насоновского месторождения. По результатам совместной оптимизации обоснован существенно более эффективный вариант его освоения: годовая производительность возрастает в 1,4 раза, NPV - на 5, 504 млн.долл., IRR - с 20,3 до 31,7%, рентабельность - с 10,4 до 15%.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Методы совместного определения горно-экономических параметров рудников//В сб.: Горно-экономическая оценка параметров подземной разработки рудных месторождений. Фрунзе: "Илим", 1980 (соавторы: Н.В.Дронов, А.Т.Серебрянский, А.Н.Плаксин).

2. Вероятностная характеристика запасов сложных месторождений цветных металлов Средней Азии//В сб.: Оптимальное использование недр при подземной разработке месторождений цветных металлов. Фрунзе:"Илим", 1983 (соавтор А.Т.Серебрянский).

3. Определение извлечения металлов в концентрат при расчете кондиции на запасы // В сб.: Оптимальное использование недр при подземной разработке месторождений цветных металлов. Фрунзе: "Илим", 1983 (соавторы: А.Н.Плаксин, С.Ю.Сивков).

4. Оптимизация параметров поэтапного освоения сложных месторождений// В сб.: Выбор параметров и технологии подземной разработки рудных месторождений. Фрунзе: "Илим", 1984 (соавторы: Н.В.Дронов, А.Т.Серебрянский).

5. Влияние степени оптимальности главных параметров рудников на эффективность освоения месторождений // В сб.: Обоснование технологических решений при подземной разработке рудных месторождений. Фрунзе:"Илим", 1985.

6. Влияние фактора времени на результаты оптимизации горноэкономических параметров рудников //В сб.: Горно-экономическое обоснование рациональных методов подземной разработки рудных месторождений. Фрунзе:"Илим", 1989.

7. Влияние порядка отработки разнокачественных руд на величину балансовых запасов //Тез.докл. Международной научно-технической конференции по комплексному использованию недр в ИГД Каз.ССР. (Алма-Ата, 1989г. Соавтор Н.В.Дронов).

8. Совместная оптимизация порядка и параметров отработки месторождений с разнокачественными' запасами //Известия АН Республики Кыргызстан. Фрунзе: "Илим", 1990 - N3 (соавтор Н.В.Дронов).

9. Сравнительный анализ результатов оптимизации горноэкономических параметров рудников в динамической и статической постановках //В сб.: Комплексное освоение рудных месторождений. Бишкек: "Илим", 1991.

10. Анализ метода обоснования экономической целесообразности опережающей отработки ценных руд //В сб.: Технология и экономика комплексного освоения сложно структурных месторождений цветных металлов. Бишкек: "Илим", 1992г.

11. Эффективные методы определения главных параметров освоения при отработке месторождений с разнокачественными запасами //В сб.: Технология и экономика комплексного освоения сложно структурных месторождений цветных металлов. Бишкек: "Илим", 1992г.

12. Сравнительный анализ традиционных и рыночных критериев оценки эффективности освоения месторождений/Дез.докл. Международной конференции "Горная наука в условиях рыночной экономики". Бишкек: 1995 (соавтор Н.В.Дронов).

13. Экономическая оптимизация полноты извлечения разнокачественных запасов и использования инвестиций //Тез.докл. В сб.: Материалы Ш научной конференции КР(С)У. Бишкек: 1996 (соавтор Н.В.Дронов).

14. Парадокс фактора времени в горных проектах/Дез.докл.В сб.: Материалы 4 научной конференции КР(С)У. Бишкек: 1997 (соавтор Н.В.Дронов).

15. Совместная оптимизация главных параметров рудников при отработке месторождений с неравномерной минерализацией в рыночных условиях //В сб.: Вопросы геомеханики и разработки месторождений полезных ископаемых. Бишкек: "Илим", 1997 (соавтор Н.В.Дронов).

Tobbekova Burulkan Theme: Joint optimization of main parameters of the ore deposits with varias quality resrves mining in market conditions Annotation

The dissertation settles a new scientific issue, important for ore mining

industry of Kyrgyzstan. It insures increa sing of investment's repayment and extraction of minerals out of subsoil.

The complex dimmic model andmethodof joint optimization of main parameters of deposits hadbeenworkedout.

They help to reveal and evaluate the natural economic potentialof the deposits of various guality ores. The dissertatbn established new tvends and corrilations ofoptimalparameters.

Aplication of a new method and tvends during development of feasibility stady of gold deposits mining ensures a conside rable (up to 70%) increa sing cf investments фаепсу.

Толобекова Бурулкан

Базар экономикасынын шаршад салапары тур/щ рупзлуу кен-байлыкгарды жер адпында казып ендуруунун негизга параметрлерин биргелешгирил опгамизацшшоо

Диссертация® Кыршзстанщын тоо-кен енор-жайын орчундуу

мааниге ээ болгон, жер тупкурувдету пайпзлуу кевдерди толук казып атууну жана инвесшцияларды кайтарып беруусун жощрушууну камсыз кьгпан жады илимий маселечечигаш

Сапатиры ар турзд кевдердин табшый-экономикалык потенциалын аныкгоого жана реаддуу баалоого мумкундук берген комплексшк динамикалык модели жана рудниктерцин негизга параметртерин биргеяешпирип оппшизациялоо методу шителип чыккан.

Оптимадауу парамегрпергщн жаны закон ченемддаукгеру жана ез ара кагнашы аныкгалган,

Жаны метсдау жана закон ченемддаукгерду, аттын кендерин иппетуунун ТЭОсун негюдоодо, практика жузунде колдонуу калигалдык салымды кайгаруу эффекгавгвдщгун кыйлага (70% ке чейнн) жогурунагаг.