Шахта Серра Гранде, NR Крикс, штат Гояс, Бразилия

Компания AngloGold Ashanti, оператор самых глубоких шахт в мире, использует Leapfrog Geo на производстве для разработки эффективных подземных опорных систем. Прогнозирование и контроль механических характеристик вмещающей горной массы повышают безопасность и экономическую эффективность рудника.

ПРОЕКТ

Рудник Serra Grande полностью принадлежит международной горнодобывающей компании AngloGold Ashanti и находится в центральной части Бразилии, в штате Гояс, примерно в 5 км от города Кришас. Serra Grande состоит из трех механизированных подземных шахтных комплексов: Mina III, Mina Nova и Mina Palmeiras.

В 2018 году геотехнический геолог Жуан Е. Ф. Рамирес (João E F Ramires) начал использовать Leapfrog Geo, решение для геологического моделирования от компании Seequent, для разработки эффективных подземных опорных систем.

Жуан рассказывает: «Благодаря использованию Leapfrog Geo и работе с геотехническими параметрами в 3D стало возможным сформировать меры, позволяющие избежать критических проблем с безопасностью в подземном руднике. Мы смогли оценить качество пород, классифицировать их, а также оптимизировать ресурсы компании, применяя надлежащее сочетание опорных систем там, где это действительно необходимо. Мы смогли выполнить стабилизацию галерей для каждого прогнозируемого состояния пород, чтобы обеспечить соответствие высоким мировым стандартам безопасности компании AngloGold Ashanti». Созданные блочные модели в течение трех лет (2016, 2018 и 2019) признавались лучшими Геотехническими моделями для быстрой интеграции (GMRi), по мнению группы геотехнических специалистов AGA. 1.

«Благодаря использованию Leapfrog Geo и работе с геотехническими параметрами в 3D стало возможным сформировать меры, позволяющие избежать критических проблем с безопасностью в подземном руднике. Мы смогли оценить качество пород, классифицировать их, а также оптимизировать ресурсы компании, применяя надлежащее сочетание опорных систем там, где это действительно необходимо.»

Жуан Е. Ф. Рамирес, Геотехник, AngloGold Ashanti
РИСУНОК 1 — Рудный штрек с опорой из анкеров, закрепляемых синтетической смолой, и стальной сетки

ИСХОДНЫЕ УСЛОВИЯ

Serra Grande находится в зеленокаменном поясе Кришас в центральной части Бразилии, а основными вмещающими породами являются графитовые сланцы внутри метаосадочных подразделений, связанных с метавулканическими породами. Минерализация связана с кварцевыми жилами и вкрапленными (до массивных) сульфидными минералами в метаосадочных и метабазальтовых породах с различной степенью гидротермальной проработки, сформировавшихся над сложенными зонами надвига (А.Д. Масукатто (AJ Massucatto), 2004)2. Следовательно, уровень сложности горных масс, вмещающих эти рудные тела — высокий. В процессе своего образования геологические структуры, подвергались нескольким этапам складчатости и сильному разрушению (Рамирес и др. (Ramires et al.), 2019)3.

Для подземной добычи используются три метода отработки: подэтажная выемка открытым забоем (снизу вверх и сверху вниз), отработка с закладкой, а также камерно-столбовая разработка. Горные работы проводятся на глубине с бурением ниже 1000 метров, которое подтвердило потенциал глубокой разведки зеленокаменного пояса Кришас.

Компания AngloGold Ashanti, оператор самых глубоких шахт в мире, известна тем, что безопасность для нее является основным приоритетом. Работы на глубине требуют детального анализа механики горных пород, так как изменения напряжений массива создают массу проблем. Способность прогнозирования и контроля механических характеристик вмещающей горной массы, с которой проводятся работы, повышают безопасность и экономическую эффективность рудника. Механика горных пород является перспективной развивающейся горной наукой. Это обуславливается следующими факторами:

  • Необходимость обеспечения безопасности персонала и предприятий
  • Увеличивающийся размер рудников: повышенная вероятность аварий
  • Все более неблагоприятные условия добычи и увеличение глубины разработки
  • Необходимость повышения рентабельности
  • Рациональное недропользование: максимизация извлечения из рудника

Геотехник Жуан Рамирес отвечает за геомеханическое условное моделирование на пяти подземных рудниках, причем в некоторых из них насчитывается несколько рудных тел. Ежемесячно пробуривается более 9 000 метров.

РЕШЕНИЕ

Жуан использовал Leapfrog Geo с 2016 года и осознавал все преимущества использования этого программного обеспечения, которые помогли ему при изучении механики горных пород в Serra Grande.

«Мы получаем большие объемы данных бурения. Для каждого рудного тела я создаю блочную модель, которая обновляется по мере поступления новых данных. На создание модели в Leapfrog Geo уходит примерно полтора дня. Раньше на выполнение этой задачи с помощью другого программного обеспечения требовалось как минимум два с половиной дня».

Сначала строится модель на основе результатов документирования керна, которые после заверяются картированием. Этот процесс документации, оценки, картирования и сверки повторяется по мере выполнения горных работ. Геомеханики берут с собой электронные планшеты на рудник, чтобы завершить картирование, а для сверки и сравнения подземной выработки они используют Leapfrog Viewer.

Обеспечение правильной оценки пород, представленной для проектирования, является ключевой задачей управления. С точки зрения управления рисками, это подтверждает, что компания контролирует всю цепочку создания стоимости добычи.

РИСУНОК 2 — Геомеханическая блочная модель рудника Ingá, демонстрирующая два разреза вдоль сверенных участков рудника и запланированных горных выработок. A-A ’представляет вертикальный разрез, а B-B’ — горизонтальный.

Жуан объясняет: «Мы также автоматизируем сбор данных. У нас на руднике работает Wi-Fi, и я могу картировать поверхности, собирать данные и отправлять их напрямую в нашу базу данных в облаке. Из облака данные возвращаются к нам в том виде, в котором они нам нужны. Затем мы просто загружаем все в Leapfrog Geo, процесс рисования от руки остался в прошлом.

«Самым большим преимуществом условного моделирования является скорость. Я говорю не только о скорости моделирования, но и всего рабочего процесса, скорости загрузки. Leapfrog напрямую связан со всеми этапами нашего рабочего процесса, потому что новые данные сразу встраиваются в модель. Модель изменяется в реальном времени. Каждый месяц мы загружаем в нее новые данные.

Весь рабочий процесс заключается в документировании, сверке результатов в базе данных, загрузке назад в Leapfrog, обновлении модели, а затем, когда галереи открыты, их картировании и выполнении сверки с данными в Leapfrog, которая затем отправляется в нашу блочную модель. За почти два года, что я здесь работаю, я часто обновлял модели, чтобы избежать отставания от хода работ и прогресса по руднику».

ВЕРХНИЙ РИСУНОК — Камила Б. Милли (Camila B. Milli) проводит документирование керна, собирая первичные данные с помощью планшета.
НИЖНИЙ РИСУНОК — Жуан Е. Ф. Рамирес выполняет геомеханическое картирование, выполняя сверку по месту.

После завершения работы блочная модель передается в отдел планирования горных работ, который занимается проектированием выемок и разработкой галерей. Благодаря этому отдел планирования также может ежемесячно оценивать затраты. Затем Жуан выполняет проектирование по своей блочной модели и определяет, какая опорная система необходима, а также задает технические характеристики.

Модели также используются для оценки ежемесячных планов разработки, за которыми следуют рекомендации по опорным системам для каждой выработки. Важно подчеркнуть, что на руднике Serra Grande горные работы не начинают без геотехнической оценки и предоставления рекомендаций.

Жуан объясняет: «Я ученый, мне нужно получать данные, обдумывать, генерировать информацию и принимать решения. С помощью Leapfrog я могу автоматизировать процесс, а также смоделировать несколько различных сценариев для рудника, выбрать наиболее подходящий для представленных условий и разработать лучшую опорную систему».

«Leapfrog напрямую связан со всеми этапами нашего рабочего процесса, потому что новые данные сразу встраиваются в модель. Модель изменяется в реальном времени. Каждый месяц мы загружаем в нее новые данные».

Жуан Е. Ф. Рамирес, Геотехник, AngloGold Ashanti
РИСУНОК 3 — Горизонтальный разрез модели на виде в плане, показывающий сверку бурового керна и окон картирования.
РИСУНОК 4 — Вертикальный разрез модели на виде сбоку, показывающий сверку бурового керна и окон картирования.
РИСУНОК 5 — Геомеханическая модель, используемая программным обеспечением для планирования горных работ для оценки расходов и бюджетирования.
РИСУНОК 6 — Краткосрочная рекомендация о назначении комбинации торкрет-бетона и анкеров, закрепляемых синтетической смолой, в зависимости от качества горной массы и ее применения в шахте.

«Я ученый, мне нужно получать данные, обдумывать, генерировать информацию и принимать решения. С помощью Leapfrog я могу автоматизировать процесс, а также смоделировать несколько различных сценариев для рудника, выбрать наиболее подходящий для представленных грунтовых условий и разработать лучшую опорную систему».

Жуан Е. Ф. Рамирес, Геотехник, AngloGold Ashanti

РЕЗУЛЬТАТЫ

С момента внедрения Leapfrog Geo стало возможным более точное долгосрочное планирование мер безопасности для рудника Serra Grande, идущее в ногу с горными работами.

Жуан рассказывает: «Речь идет не только о расходах, но и о соображениях безопасности. Компания AngloGold Ashanti считает безопасность гораздо более важным вопросом, нежели расходы. Мне нужно быть уверенным, что наши сотрудники будут работать в безопасных галереях».

Жуан подводит итог: «В начале, наверное, одной из самых больших проблем, с которыми я столкнулся, было доказательство того, что мы правильно выполнили оценку. Leapfrog легко позволяет это продемонстрировать. Мы можем оценить и интерполировать качества горной массы в соответствии с системой Q Норвежского геотехнического института (2015), а затем указать тип опорной системы, необходимой для Q числовых диапазонов».

Байрон Тейлор, менеджер по продукту Leapfrog Geo, рассказывает: «Мы приветствуем использование Leapfrog Geo в производственной среде и рады, что усилия Жуана по внедрению нашего решения в рабочий процесс помогли сделать рудник Serra Grande более безопасным. По мере того, как рудники становятся более глубокими, а уровень автоматизации повышается, Leapfrog играет все более важную роль, помогая идти в ногу с горными работами и обеспечивая принятие эффективных решений на всех этапах цепочки создания стоимости».

Ссылки

  1. Принцип GMRi был опубликован в 2017 году группой «ECF Hamman, DJ du Plooy & JM Seery» на восьмой Международной конференции по подземной добыче полезных ископаемых под большими нагрузками.
  2. Опубликовано Mussucatto в качестве внутреннего отчета AGA.
  3. Опубликовано в 2019 году на конференции Международного общества по механике горных пород (ISRM), посвященной значению механики горных пород для разработки природных ресурсов и развития инфраструктуры.