Интервальное нормирование запасов полезных ископаемых по степени подготовленности к разработке

Размещено на http://www.allbest.ru/

Интервальное нормирование запасов полезных ископаемых по степени подготовленности к разработке

Аннотации

Summary: The analysis of the prehistory and the current state of the problem of rationing mineral reserves with varying degrees of preparedness for mining was carried out. It is concluded that there are a large number of outstanding issues to date, both in theory and in the practice of rationing mineral reserves. The economic-mathematical models of general type are proposed, intended for solving the problems of interval rationing of reserves ready for production in a static and dynamic formulation. ископаемое нормирование модель

Выполнен анализ предыстории и современного состояния проблемы нормирования запасов полезных ископаемых с разной степенью подготовленности к разработке. Сделан вывод о наличии большого числа нерешенных до настоящего времени вопросов как в теории, так и в практике нормирования запасов полезных ископаемых. Предложены экономико-математические модели общего вида, предназначенные для решения задач интервального нормирования готовых к выемке запасов в статической и динамической постановке.

Lisenkov A.A.

doctor of technical sciences, professor Institute of Mining named after D.A. Kunaev

INTERVAL RATIONING OF MINERAL RESERES ACCORDING TO THE DEGREE OF READINESS FOR MINING

Ключевые слова: запасы полезных ископаемых, готовность к добыче, нормирование, моделирование, нормативы, интервалы, статика, динамика.

Созданная в СССР научно-методическая база нормирования вскрытых, подготовленных и готовых к выемке запасов при открытой и подземной разработке месторождений представлена диссертациями И.И. Бессонова [1], Н.Х. Загирова [2], А.Е. Терещенко [3], монографиями Я.М. Адигамова и В.Н. Зарайского [4], А.Ф. Богачева [5], многочисленными статьями и отчетами о результатах исследований, выполненных в разных организаций. Научные достижения в данной области нашли свое частичное отражение в отраслевых нормативных документах того времени [6-12]. Кроме того, для некоторых крупных предприятий были выполнены локализированные методические разработки и инструкции, учитывающие специфические особенности разрабатываемых месторождений и предназначенные для внутреннего пользования, например, для Донского ГОКа [13, 14], ССГОКа [15] и др.

После распада СССР все эти документы никем не пересматривались и не были адаптированы к новым, рыночным условиям работы горнодобывающих предприятий. Поэтому, несмотря на радикальные перемены, они формально, за неимением ничего другого, продолжают применяться на практике и в настоящее время. Это в какой-то степени страхует предприятия от попадания в ситуации нехватки вскрытых, подготовленных и готовых к выемке запасов со всеми негативными их последствиями. Лишь наиболее продвинутые из них, понимая всю важность и необходимость решения задач нормирования запасов на новой научной основе, пытаются самостоятельно или с привлечением сторонних организаций и специалистов создавать локализированные методические разработки корпоративного уровня.

Казалось бы, переход к рынку должен был еще больше актуализировать данную проблему, так как просчеты в нормировании запасов неизбежно наносят экономический ущерб и снижают конкурентный потенциал предприятий, разрабатывающих месторождения полезных ископаемых. Это происходит или из-за срыва поставок минерального сырья их потребителям, или по причине "замораживания" (изъятия из оборота) денежных средств, вложенных в воспроизводство и поддержание вскрытых, подготовленных и готовых к выемке запасов. Задача минимизации экономических последствий таких явлений должна решаться вначале на стадии проектирования карьеров и шахт, а затем уже непосредственно в процессе их деятельности. Однако сегодня мало где пытаются оптимизировать нормативы запасов полезных ископаемых и получить за счет этого экономический эффект в виде сокращения затрат на восполнение избыточных запасов полезных ископаемых и на поддержание их объемов на необходимом, научно обоснованном уровне.

Причина такого положения кроется, с одной стороны, в большой сложности рассматриваемой проблемы, а с другой, - в недопонимании важности и необходимости ее решения со стороны собственников и топ-менеджеров многих действующих предприятий. Изменить сложившуюся ситуацию можно только при условии активизации исследований рассматриваемой проблемы и привлечения внимания к ней как государственных, так и корпоративных органов управления.

Анализ последних исследований и публикаций

В обновляемом научно-методическом обеспечении нормирования запасов можно выделить два направления решения проблемы: общее и локализованное. В рамках первого [16-20] разрабатываются единые научные основы нормирования запасов полезных ископаемых по степени их технологической готовности к добыче, применимые для всех горнодобывающих предприятий. При этом основное внимание уделяется вопросам нормирования запасов полезных ископаемых в условиях открытого способа разработки и, в гораздо меньшей степени, - подземного. Такие работы, ориентированные на комбинированный способ разработки вообще отсутствуют.

В рамках второго направления учитываются, кроме общих, специфические особенности разработки месторождений разных промышленных типов, применяемых способов, систем и технологий разработки. В последние годы такие локализованные исследования выполнялись на целом ряде крупных предприятий, в числе которых ОАО "Лебединский ГОК" [21], Алмазодобывающая компания АЛРОСА [22], АО "СУЭК-Красноярск" [23], ЗФ ПАО "Норильский никель" [24], Таштагольский рудник ОАО "Евразруда" [25], АО "Севредмет" [26] и др.

Выделение нерешенных ранее частей общей проблемы

Анализ работ как общего, так и локализованного направлений исследований, опубликованных в последние годы, позволил прийти к выводу о том, что в них учтены далеко не все аспекты рассматриваемой проблемы. Наименее проработанными на данный момент являются вопросы, связанные с учетом влияния на нормативы запасов полезных ископаемых всего комплекса экономических, динамических и вероятностных факторов. Наличие в научной базе таких "белых пятен" снижает обоснованность предлагаемых решений и, как следствие, негативно отражается на нормативной базе нормирования запасов.

Так, в новом Кодексе "О недрах и недропользовании Республики Казахстан" [27], введенном в действие в 2018 году, нет ни одного пункта, относящегося к сфере нормирования запасов разных категорий готовности к их разработке. Предельно сжатый свод соответствующих правил можно найти только в "Единых правилах по рациональному и комплексному использованию недр при разведке и добыче полезных ископаемых" [28], но все они носят декларативный характер и вызывают больше вопросов, чем дают ответов.

Характеризуя в целом современное состояние области знаний, относящихся к данной проблеме, можно сказать, что накопленное их количество все еще не перешло в желаемое качество. По этой причине крайне низким остается и уровень нормативного обеспечения задач нормирования запасов, которые приходится решать на практике.

Цели статьи

Цели данной статьи заключаются в том, чтобы:

1. Показать всю сложность проблемы и необходимость скорейшего ее решения.

2. Акцентировать внимание на наименее изученных аспектах проблемы.

3. Предложить собственное виденье того - как конкретно должна решаться проблема и какой инструментарий для этого необходим.

4. Привлечь внимание государственных и корпоративных органов управления к рассматриваемой проблеме.

Изложение основного материала

Обзор предыстории и современного состояния рассматриваемой проблемы приводит к следующему логичному вопросу - почему, несмотря на более чем полувековой период проведения исследований в данной области, проблема все еще не решена в полном ее объеме?

Ответ на этот вопрос дает структуризация проблемы и ее представление в виде совокупности возможных постановок менее сложных задач, отличающихся друг от друга одним или несколькими признаками. Эти признаки конконкретизируют условия, в которых могут решаться задачи нормирования запасов полезных ископаемых, а также требования, предъявляемые к их постановке и решению. Рассмотрим множество таких признаков подробнее.

Задачи нормирования запасов полезных ископаемых необходимо решать как на стадии проектирования, так и непосредственно на действующих предприятиях, разрабатывающих месторождения полезных ископаемых открытым, подземным или комбинированным способами. Поэтому количество возможных комбинаций признаков, характеризующих условия решения этих задач: N = 2х 3 = 6.

Следующая группа признаков учитывает базовые требования, которые предъявляются к результатам нормирования. Прежде всего это их техническая обоснованность, в том числе:

а) с учетом или без разделения на природнотехнологические типы руд;

б) с учетом или без учета требований к стабилизации качества формируемых рудопотоков;

Техническая обоснованность нормативов может дополняться требованием их экономической обоснованности или не предусматривать этого.

Следовательно, количество возможных комбинаций базовых требований составляет:

N2 = 23 = 8.

При постановке рассматриваемых задач, кроме базовых, могут учитываться другие, дополняющие требования. Например, задача нормирования должна решаться в статической или динамической постановке, с учетом или без учета влияния вероятностных факторов.

Поэтому количество возможных комбинаций дополнительных требований:

N3 = 22 = 4.

Отсюда следует вывод, что общее количество возможных постановок задач нормирования запасов полезных ископаемых составляет:

N = N1 х N2 хN3 = 192.

Таким образом, даже укрупненная структуризация изучаемой проблемы указывает на огромное поле для дальнейшей научной и практической деятельности, главным смыслом которой должно стать устранение "белых пятен", имеющихся в данной области знаний. И не удивительно, что "вспахать" достаточно глубоко это поле не смогли несколько поколений ученых и специалистов, тем более что для этого имелись объективные причины - перестройка, распад СССР, рынок, шоковая терапия и все, что с этим связано.

На данный момент наименее разработанными являются системные, экономические, динамические и вероятностные аспекты решения задач нормирования запасов в рыночных условиях. На устранение этих "пробелов" в существующей научно - методической базе должны быть направлены усилия исследователей, работающих в данной сфере.

Переход к рынку радикально изменил общую ситуацию, в которой приходится решать задачи управления процессами и объектами недропользования, включая задачи нормирования запасов полезных ископаемых. Теперь на первый план вышли интересы собственников предприятий, разрабатывающих месторождения, запасы которых находятся в государственной собственности. Поэтому очень важна обоюдная заинтересованность государства и частного капитала в устойчивом функционировании и развитии всего горнодобывающего комплекса.

В гораздо большей степени заинтересовано в этом общество. Однако в молодых демократиях, образовавшихся на постсоветском пространстве, именно общество является наиболее слабым звеном в системе "государство-бизнес-общество". В отличие от развитых стран оно еще не готово отстаивать свои интересов и влиять на решения, принимаемые в государственных и корпоративных структурах управления.

Изменить ситуацию к лучшему можно и нужно, если целенаправленно искать и находить способы достижения и поддержание баланса интересов всех заинтересованных сторон.

Применительно к рассматриваемой проблеме это означает, что при постановке и решении задач нормирования запасов полезных ископаемых необходимо обеспечить минимизацию экономических последствий (ущерба), наносимого экономике предприятий (а значит их собственникам, государству и обществу в целом) при реализации на практике ошибочных, неоптимальных решений. Следствием этих ошибок является как дефицит, так и избыток запасов разных категорий готовности к добыче, а также упущенные возможности получения бизнесом дополнительных доходов, государством - дополнительных налогов и отчислений, а обществом - дополнительных социальных благ. Поэтому всем заинтересованным сторонам нужно научиться превращать имеющиеся возможности в "выгоду для всех", то есть искать, находить и принимать к реализации только оптимальные, сбалансированные проектные и управленческие решения.

К сожалению, сегодня в проектных организациях и действующих предприятиях в недостаточных масштабах используют такой эффективный инструментарий обоснования оптимальных решений, каким являются экономико-математические модели задач проектирования и управления производством, включая задачи нормирования запасов полезных ископаемых. Создав комплекс моделей этих задач можно "проигрывать" разные ситуации, которые возникают на практике, выполнять расчеты по обоснованию оптимальных значений нормативов вскрытых, подготовленных и готовых к выемке запасов, вводить их в действие и при необходимости оперативно корректировать с учетом изменений, происходящих во внешней и внутренней среде.

Покажем это на примере одной из таких моделей, предназначенная для решения задачи нормирования готовых к выемке запасов в статической постановке, без учета влияния случайных факторов на получаемые результаты.

Словесная формулировка этой задачи:

- найти такие нормативные значения готовых к выемке запасами, выраженные в единицах массы и в единицах времени, при которых достигается экстремальное значение выбранного критерия оптимальности и обеспечивается выполнение и перевыполнение шахтой месячных планов добычи руды.

Экономико-математическая модель этой задачи имеет вид:

Э ехr (1)

При

Н'гвз < Нгвз < Н+гвз, (2)

Н'гвз- < Н'гвз < Н'гвз+ (3)

где Э - критерий оптимальности принимаемых решений;

Н"гвз и Н+гвз - соответственно нижний и верхний пределы норматива готовых к выемке запасов Нгвз, выраженного в единицах массы;

Нгвз и Н' гвз+ - соответственно нижний и верхний пределы норматива готовых к выемке запасов Нгвз, выраженного в единицах времени;

Аф и Апл - соответственно фактическая и плановая производительность шахты по руде.

Функция цели (1) в модели (2) - (5) учитывает экономические последствия решений, принимаемых в отношении нормативов готовых к выемке запасов полезного ископаемого.

Двухсторонние неравенства (2) и (3) задают пределы возможных значений нормативов готовых к выемке запасов, выраженных соответственно в единицах массы и единицах времени.

Ограничение (4) учитывает взаимосвязь нормативов Нгвз и Н'гвз.

Неравенство (5) отражает требование выполнения и перевыполнения шахтой заданного плана добычи руды.

В качестве критерия оптимальности поставленной задачи принимается величина суммарного экономического ущерба от разбалансированности системы обеспечения шахты готовыми к выемке запасами:

Э = (У + У 2) min, (6)

где У 1 - экономический ущерб от снижения производительности шахты по причине дефицита готовых к выемке запасов;

У 2 - экономический ущерб от "замораживания" денежных средств в избыточных запасах.

На рисунке 1 показаны графики, отражающие зависимость норматива готовых к выемке запасов, выраженного в единицах массы Нгвз, от месячной производительности шахты Апл и нормативного срока обеспеченности шахты готовыми к выемке запасами Н 'гвз, выраженного в единицах времени.

В представленной системе координат располагается множество возможных решений задачи (1) - (5).

Цель оптимизации нормативов Нгвз и Н'гвз заключается в выборе из этого множества такого решения, при реализации которого суммарный экономический ущерб от разбалансированности системы обеспечения шахты готовыми к выемке запасами будет минимальным.

Рис. 1. Зависимость норматива готовых к выемке запасов, выраженного в единицах массы Нгвз, от месячной производительности шахты Ага и нормативного срока обеспеченности шахты готовыми к выемке запасами Н'гвз

График функции цели (6) имеет форму асимметричной вогнутой кривой, показанной на рис. 2.

Левая ветвь этой кривой отражает влияние объема готовых к выемке запасов З на первую составляющую экономического ущерба Э, а правая - на его вторую составляющую. Вблизи точки перегиба этой кривой располагается область оптимальных, сбалансированных решений, в пределах которой негативные последствия нехватки и избытка готовых к выемке запасов на экономику шахты становятся минимальными. По расположению этой области на оси абсцисс можно определить нижнюю Н'гвз и верхнюю Н+гвз границы интервала оптимальных значений норматива готовых к выемке запасов, выраженного в единицах массы. Затем, используя равенство (4), для заданной плановой производительности шахты по руде Апл рассчитываются нижняя HW и верхняя Н'гвз+ границы интервала оптимальных значений норматива готовых к выемке запасов, выраженного в единицах времени.

Динамическая запись модели рассматриваемой задачи имеет вид:

При

Все элементы этой модели поставлены в зависимость от времени t с целью выявления влияния этого важного фактора на результаты решения задачи нормирования готовых к выемке запасов полезного ископаемого. При t = const динамическая модель (7) - (11) превращается с исходную, статическую модель (1) - (5).

Организовав мониторинг показателей, влияющих на нормативы запасов, и замкнув наблюдаемые их значения на вход динамической модели () -- (), можно с ее помощью по мере необходимости пересчитывать и затем вводить в действие нормативы, поддерживая таким образом всю систему обеспечения шахты готовыми запасами в оптимальном, сбалансированном состоянии.

Выводы и предложения

Проведенное исследование позволило прийти к в выводу о том, что несмотря на большие усилия, приложенные несколькими поколениями ученых и специалистов к решению проблемы нормирования запасов полезных ископаемых по степени подготовленности к добыче, она все еще далека до своего решения.

Главная причина этого кроется, с одной стороны, в большой сложности проблемы, что подтверждается результатами ее структуризации, а с другой - в недопонимании важности и актуальности рассматриваемой проблемы со стороны государства, бизнеса и общества. Для стран, добывающих в больших объемах полезные ископаемые, будет большой и неоправданной роскошью растянуть решение проблемы на следующие полвека. Поэтому исследователям, работающим в этой области, нужно сконцентрировать свои усилия на наименее изученных системных, динамических, вероятностных и экономических аспектах проблемы, а государственным и корпоративным органам управления при активном участии общественных организаций оказывать им в этом действенную помощь и поддержку.

Эффективным инструментарием, предназначенным для решения задач нормирования запасов полезных ископаемых по степени подготовленности к добыче, могут стать их экономико-математические модели, которые все еще редко применяются в сфере проектирования и управления горным производством. В качестве приведены две таких модели, предназначенные для решения статических и динамических задач нормирования готовых к выемке запасов полезного ископаемого в условиях действующей шахты. Принципиально важным является возможность получения на их основе интервальных значений нормативов запасов, которые по сравнению с традиционными, точечными их значениями в большей степени соответствуют реальным, часто меняющимся условиям работы шахт и рудников рынке. Но еще более важной является возможность минимизации с их помощью экономических последствий принятия ошибочных решений при нормировании запасов полезных ископаемых в современных условиях.

Список литературы