ECONOMIC EFFICIENCY OF USING SURFACE MINERS IN THE DEVELOPMENT OF THE TAUSHAN GOLD DEPOSIT

УДК 622.34+338.2

Аннотация

В статье выполнено технико-экономическое сравнение традиционной буровзрывной технологии и безвзрывной технологии разработки золоторудного применительно к условиям месторождения Таушан с применением фрезерного комбайна Vermeer T1255 III DD. Целью работы является оценка технико-экономической эффективности применения фрезерного комбайна Vermeer T1255 III DD при разработке месторождения Таушан посредством сравнительного анализа традиционной буровзрывной и безвзрывной технологий. Исследование основано на сравнительном анализе технологических схем добычи, результатов оптимизации предельных границ карьера и оценке производственных, экономических и инвестиционных показателей при одинаковых горно-геологических условиях. Проведена сравнительная оценка капитальных и эксплуатационных затрат, показателей потерь и разубоживания руды, качества добываемого сырья, а также рассчитаны основные показатели инвестиционной эффективности проекта, включая чистый приведенный доход (NPV), внутренней нормы доходности (IRR) и дисконтированного срока окупаемости инвестиций (DPBP). Установлено, что применение фрезерного комбайна обеспечивает снижение эксплуатационных затрат, уменьшение показателей потерь и разубоживания руды, повышение среднего содержания золота в добываемой руде и дополнительного вовлечения запасов в промышленную разработку за счет селективности механической выемки. Несмотря на увеличение первоначальных капитальных вложений, безвзрывная технология характеризуется более высокой инвестиционной привлекательностью благодаря снижению себестоимости добычи, росту чистого приведенного дохода, сокращения срока окупаемости и улучшения технико-экономических показателей освоения месторождения открытым способом. Полученные результаты подтверждают перспективность внедрения технологии Surface Mining при разработке маломощных золоторудных месторождений в условиях Республики Узбекистан.

Abstract

This article presents a technical and economic comparison of the conventional drill-and-blast mining method and a blast-free mining technology for the development of the Taushan gold deposit using the Vermeer T1255 III DD surface miner. The aim of the study is to evaluate the technical and economic efficiency of applying the Vermeer T1255 III DD surface miner at the Taushan deposit through a comparative analysis of conventional drill-and-blast and blast-free mining technologies. The study is based on a comparative analysis of mining technologies, optimization of the ultimate pit limits, and evaluation of production, economic, and investment performance under identical geological and mining conditions. A comparative assessment was carried out for capital and operating costs, ore loss and dilution indices, and the quality of the mined ore. In addition, the principal investment performance indicators, including Net Present Value (NPV), Internal Rate of Return (IRR), and Discounted Payback Period (DPBP), were calculated. The results demonstrate that the application of the surface miner reduces operating costs, decreases ore losses and dilution, increases the average gold grade of the mined ore, and enables the recovery of additional economically mineable reserves owing to the high selectivity of mechanical excavation. Despite higher initial capital investment, the blast-free technology exhibits superior investment attractiveness due to lower mining costs, increased net present value, a shorter payback period, and improved technical and economic performance of open-pit mining operations. The obtained results confirm the prospects for implementing Surface Mining technology in the development of thin gold deposits under the conditions of the Republic of Uzbekistan.

Ключевые слова: фрезерный комбайн; безвзрывная технология; открытые горные работы; экономическая эффективность; NPV; IRR; эксплуатационные затраты; разубоживание; потери руды.

Keywords: surface miner; non-blasting mining; open-pit mining; economic efficiency; NPV; IRR; operating costs; ore dilution; ore losses.

Введение

Разработка маломощных золоторудных месторождений открытым способом требует применения технологий, обеспечивающих высокую полноту извлечения запасов, снижение эксплуатационных затрат и минимизацию экологического воздействия [4, 28с; 2, с. 140 – 151]. Традиционная буровзрывная подготовка массива сопровождается значительными потерями и разубоживанием руды, повышенными затратами и негативным воздействием на окружающую среду. Одним из перспективных направлений является использование карьерных фрезерных комбайнов, позволяющих осуществлять непрерывную безвзрывную выемку с высокой селективностью [3, 848 с; 6, с. 40 – 48, 8, с. 237–242]. Несмотря на широкое распространение технологии Surface Mining, вопросы ее экономической эффективности для золоторудных месторождений изучены недостаточно [8, с. 237–242; 9, с. 107–112]. В связи с этим целью работы является оценка технико-экономической эффективности применения фрезерного комбайна Vermeer T1255 III DD при разработке золоторудного месторождения Таушан посредством сравнительного анализа традиционной буровзрывной и безвзрывной технологий. Для достижения поставленной цели выполнена сравнительная оценка технологических, производственных, экономических и инвестиционных показателей рассматриваемых вариантов разработки.

Материалы и методы

Физико-механические свойства пород месторождения определялись по результатам лабораторных испытаний и инженерно-геологических исследований. Анализ показал, что предел прочности пород при одноосном сжатии не превышает 150 МПа, что соответствует техническим возможностям фрезерного комбайна Vermeer T1255 III DD и позволяет отказаться от предварительной буровзрывной подготовки массива [1, c. 14 – 17; 7. 20 с].

В качестве базового варианта рассмотрена традиционная технология разработки с использованием буровзрывных работ (БВР), а альтернативным вариантом принята безвзрывная технология с применением фрезерного комбайна Vermeer T1255 III DD. Сравнение выполнено при одинаковых горно-геологических условиях, производственной программе и параметрах конечного контура карьера, что обеспечивает сопоставимость полученных результатов.

Для каждого рассматриваемого варианта разработки выполнена оптимизация предельных границ карьера с использованием алгоритма Лерхса-Гроссмана, реализованного в программном комплексе Micromine [5, c. 47 – 54].

Полученные оптимальные оболочки использовались в качестве исходных данных при календарном планировании горных работ и формировании финансовых моделей проекта.

В свою очередь, проектирование конечной конфигурации карьера выполнялось с использованием автоматизированных средств построения горнотехнических объектов.

При построении проектной модели принимались следующие параметры: высота уступа – 10 м; угол откоса рабочих уступов – 65–70°; ширина берм безопасности – 8 м; сдвоенные предельные уступы; транспортные съезды, соответствующие параметрам применяемого горнотранспортного оборудования.

Все геометрические параметры карьера определялись в соответствии с результатами геомеханических исследований массива и обеспечивали выполнение требований промышленной безопасности при эксплуатации открытого горного предприятия.

Экономическая оценка вариантов разработки выполнялась на основании дисконтированных денежных потоков, формируемых на протяжении всего срока эксплуатации месторождения.

Доходная часть модели определялась исходя из объема добываемой руды, среднего содержания золота, коэффициента технологического извлечения и прогнозной цены металла.

Расходная часть включала:

1. капитальные вложения (CAPEX);

2. эксплуатационные расходы (OPEX);

3. административные расходы;

4. затраты на переработку руды;

5. транспортные расходы;

6. налоги и обязательные платежи.

Основным интегральным критерием оценки являлся чистый приведенный доход (NPV), рассчитываемый по дисконтированным денежным потокам за весь срок разработки месторождения.

Дополнительно определялись внутренняя норма доходности проекта (IRR) и дисконтированный срок окупаемости инвестиций (DPBP), позволяющие оценить инвестиционную привлекательность рассматриваемых технологий.

Использование комплекса взаимосвязанных технико-экономических показателей позволило выполнить объективное сравнение традиционной буровзрывной и безвзрывной технологий разработки и определить наиболее эффективный вариант освоения месторождения Таушан.

Результаты и обсуждение

Результаты моделирования показали, что применение буровзрывной подготовки массива сопровождается средними потерями руды на уровне 2,1 % при разубоживании товарной руды 23,1 %. Основной причиной высоких показателей является смещение контакта между рудой и пустыми породами вследствие воздействия взрыва, образование зоны переизмельчения массива и необходимость технологических прирезок при последующей экскавации.

В свою очередь, использование фрезерного комбайна позволило существенно изменить структуру технологических потерь. Благодаря непрерывному процессу механического разрушения массива обеспечивается высокая точность формирования контура выемки, что практически исключает неконтролируемое разрушение контактов между рудой и вмещающими породами. В результате средний уровень потерь составил 1,72 %, а показатель разубоживания снизился до 3,2 %.

Снижение разубоживания обусловлено высокой селективностью механической выемки, позволяющей выдерживать проектные контуры рудных тел практически без прирезок пустых пород [6, с. 45 – 47; 1, с. 15 – 16]. Дополнительным преимуществом является отсутствие динамического воздействия на массив, исключающее образование зон трещинообразования и вторичного разрушения руды.

При использовании фрезерного комбайна снижение удельных затрат на добычу и повышение качества добываемой руды позволяют экономически эффективно вовлекать в разработку дополнительные блоки, ранее находившиеся за пределами оптимального контура карьера.

Сравнение оптимальных оболочек (рисунок 1) показывает, что вариант с применением фрезерного комбайна характеризуется более развитым предельным контуром по сравнению с вариантом буровзрывной разработки. Несмотря на увеличение объемов вскрышных работ, дополнительная добыча руды сопровождается более высоким средним содержанием золота, что полностью компенсирует рост горных работ.

Рисунок 1. Сравнение оптимальных оболочек

(синий – оболочка при БВР, красный – при фрезерном комбайне)

(Слева – изометрический вид, справа – разрез)

Следовательно, применение безвзрывной технологии оказывает влияние не только на технологические показатели добычи, но и на параметры стратегического проектирования карьера, обеспечивая более полное вовлечение запасов в промышленную разработку [8, с. 237–242; 9, с. 107–112, 10, c. 43–46].

Для буровзрывной технологии значительная часть расходов приходится на бурение взрывных скважин, приобретение взрывчатых веществ, организацию взрывных работ, обслуживание бурового оборудования, вторичное дробление негабаритов и мероприятия по обеспечению промышленной безопасности.

В случае применения фрезерного комбайна указанные статьи расходов полностью исключаются. Процессы разрушения массива и первичного дробления объединяются в единую технологическую операцию, что позволяет сократить продолжительность производственного цикла и уменьшить количество используемого оборудования.

Результаты экономических расчетов свидетельствуют, что суммарные эксплуатационные затраты на добычу составляют 119,9 млн долл. США при использовании фрезерного комбайна против 154,7 млн долл. США для буровзрывной технологии (рисунки 2 – 4). Экономия достигает 34,8 млн долл. США, что соответствует снижению расходов почти на 22,5 %.

Аналогичная тенденция наблюдается при анализе удельных затрат на добычу горной массы. Для безвзрывной технологии данный показатель составляет 2,82 долл./м³, тогда как при буровзрывной подготовке массива он возрастает до 4,21 долл./м³. Таким образом, удельные эксплуатационные расходы сокращаются примерно на треть.

Полученные результаты свидетельствуют, что увеличение капитальных вложений при приобретении фрезерного комбайна компенсируется значительным снижением текущих производственных расходов уже на ранних этапах эксплуатации месторождения [1, с. 16 – 17].

Заключение

Проведённое исследование позволило выполнить комплексную технико-экономическую оценку применения безвзрывной технологии разработки золоторудного месторождения Таушан с использованием фрезерного комбайна Vermeer T1255 III DD и сопоставить её с традиционной буровзрывной технологией.

Установлено, что снижение эксплуатационных затрат и повышение качества добываемой руды при механической выемке обеспечивают вовлечение в промышленную разработку дополнительных экономически эффективных запасов и формирование более рациональных контуров карьера при соблюдении требований промышленной безопасности и устойчивости бортов. Использование безвзрывной технологии также способствует снижению потерь и разубоживания руды.

Финансово-экономическая оценка подтверждает высокую инвестиционную привлекательность предлагаемого решения. Чистый приведённый доход проекта достигает 72,1 млн долл. США, что более чем в пять раз превышает показатель варианта с буровзрывными работами. Внутренняя норма доходности увеличивается до 18,0 %, а дисконтированный срок окупаемости сокращается на 2,4 года, что свидетельствует о высокой экономической эффективности применения фрезерных комбайнов при разработке месторождения Таушан.

Список литературы:

1. Atakuziev U.A., Raimjanov B.R., Ashurov B.N., Sattarov U.B. Обоснование применения фрезерного комбайна Vermeer на золоторудном месторождении Янгиказган // Кончилик машиналари ва технологиялари, 2025(11). – 2025. – № 1. – С. 14⁠–⁠17.
2. Bearman R.A., Bowman D.J., Dunne R. Decision support for ore sorting and preconcentration in gold applications // Mineral Processing and Extractive Metallurgy. – 2020. – № 3. – P. 140⁠–⁠151.
3. Bilgin N. Mechanical Excavation in Mining and Civil Industries. CRC Press, 2014.
4. Biswas P., Sinha R.K., Sen P. A review of state-of-the-art techniques for the determination of the optimum cut-off grade of a metalliferous deposit with a bibliometric mapping in a surface mine planning context // Resources Policy. – 2023.
5. Lerchs H., Grossmann I.F. Optimum Design of Open Pit Mines // Canadian Mining and Metallurgical Bulletin. – 1965. – № 1965. – P. 47⁠–⁠54.
6. Oppelaar S., Hutchins J. Recent Advances in Precision Surface Mining Techniques // Procedia Engineering. – 2014. – P. 76⁠–⁠85.
7. Vermeer Corporation. Vermeer T1255 III Direct Drive Surface Miner. Technical Specifications. Pella (IA, USA): Vermeer Corporation, 2023. 20 P.
8. Zajączkowski M. Technological and economic analysis of the application of surface miner on the example of a limestone deposit in Poland // Inżynieria Mineralna (Journal of the Polish Mineral Engineering Society). – 2021. – Vol. 1. – No. 2 (48). – P. 237–242.
9. Będkowski T. et al. Technical and economic analysis of mechanical rock extraction based on ‘Raciszyn’ deposit // Inzynieria Mineralna. 2016. Vol. 17. № 2. Pр. 107–112.
10. Shemyakin S. A., Matveev D. N., Cheban A. Yu. Economic justification of the efficiency of non-explosive selective extraction of minerals and host rocks using technical and technological complexes based on milling combines // Mining Journal, 2015.- No. 2.- P. 43–46.