Назад
На сегодняшний день большинство специалистов уже знакомы с понятием оптимизации горных работ, особенно когда речь идёт о выборе оптимального контура карьера. Тем, кто считает данный процесс необязательным, мы рекомендуем внимательно ознакомиться с этой статьёй. Здесь мы подробно расскажем, почему этот процесс необходим, к каким последствиям может привести его игнорирование, а также поделимся ценными рекомендациями и практическими советами, доступными благодаря программному комплексу K-MINE. Мы предоставляем инструменты для квалифицированных инженеров, повышаем компетентность в различных направлениях для принятия более качественных решений и помогаем сделать будущее более предсказуемым.
Любая компания, стремящаяся увеличить прибыль, контролировать денежные потоки и обеспечить свой долгосрочный успех, не может обойтись без построения надёжных долгосрочных финансовых моделей. Для горнодобывающих предприятий фундаментом такого финансового прогнозирования является стратегическое планирование — финансовая оценка всего жизненного цикла горного предприятия. Но что лежит в основе этого процесса? Безусловно, добыча полезных ископаемых на протяжении всей разработки месторождения. Крайне важно учитывать как можно больше факторов, но при этом не погружаться в ненужные детали. Излишняя детализация может затормозить процесс стратегического планирования, особенно когда исходные данные постоянно изменяются. Так какие же факторы необходимо учитывать?
- Первоначальные инвестиции для начала работ. Сюда входят капитальные расходы на приобретение (или восстановление) оборудования, заключение договоров с подрядчиками, осушение участка, строительство обогатительной фабрики и создание инфраструктуры. Иными словами, все значительные стартовые затраты, необходимые для запуска производственной деятельности.
- Оценка операционных затрат. Здесь крайне важно соблюсти правильный баланс — не завышать и не занижать расходы. Часто это наиболее влиятельный фактор. После определения затрат стоит провести сравнение с аналогичными компаниями, работающими в этом регионе. Такие данные зачастую доступны в открытых источниках.
- Амортизация и замена оборудования. Для существующего оборудования и проектов, срок службы которых (Life of Mine, LoM) превышает 15 лет, необходимо заранее предусмотреть амортизационные расходы и возможную замену дорогостоящего оборудования в течение срока реализации проекта.
- Налоги. Ставки налогов могут значительно различаться в зависимости от страны, где ведётся добыча.
- Другие факторы. В определённых регионах следует учитывать дополнительные расходы на такие риски, как кражи, меры безопасности и увеличение затрат вследствие сложных условий эксплуатации и другие аналогичные факторы.
В этой статье мы подробно рассмотрим второй пункт: определение оптимального конечного контура карьера — как выбрать его из множества возможных вариантов и эффективно спроектировать, учитывая максимальное количество влияющих факторов. Результат данного этапа в рамках стратегического планирования напрямую влияет на общую прибыльность компании, срок отработки месторождения, периодичность денежных потоков и многое другое.
Теперь перейдём непосредственно к процессу оптимизации. Итак, что же это такое? Предположим, у нас есть месторождение.
Первый вопрос, который следует задать перед началом любых работ: насколько рентабельно его разрабатывать?
Второй вопрос: до какой глубины следует вести добычу?
Третий вопрос: какими будут объёмы производства?
Хорошо, когда подобных вопросов много, так как они формируют основу для построения горной стратегии. Подходы к оптимизации месторождения предназначены для того, чтобы определить суммарный объём добываемого материала за все производственные периоды. Другие аспекты будут во многом зависеть от размеров карьера.
Итак, что такое оптимизация? С точки зрения программного обеспечения, оптимизация означает определение оптимального конечного контура карьера, исходя из набора критериев, заданных пользователем. Эти критерии определяются опытом и интуицией пользователя. В общем случае, процесс поиска оптимального контура подразумевает оценку каждого блока в блочной модели, чтобы решить, будет ли он включён в добываемое пространство. Для выполнения этой задачи были разработаны различные подходы и математические алгоритмы, однако наиболее широко применяется алгоритм Лерча-Гроссмана. Это связано с тем, что он охватывает наиболее широкий спектр возможностей и исключает наименьшее количество факторов, обеспечивая максимально точные результаты.
Что именно делает данный алгоритм? Он рассчитывает рентабельность каждого блока, после чего блоки объединяются между собой с учётом устойчивых результирующих углов откосов. В окончательный результат включаются только те блоки, которые в совокупности обеспечивают положительный экономический результат. Наиболее распространённый способ генерации множества различных вариантов заключается в применении коэффициента корректировки цены конечного продукта.
Упрощённая демонстрация работы алгоритма Лерча-Гроссмана. В программном обеспечении K-MINE, в модуле Pit Optimizer, реализован усовершенствованный алгоритм Pseudo Flow. Этот алгоритм основан на методе Лерча-Гроссмана, однако был улучшен и ускорен.
Что касается периодичности выполнения оптимизации месторождения, рекомендуется проводить её не реже одного раза в год с учётом обновлений и уточнений экономических показателей и любых других параметров, которые могли измениться. Кроме того, если любой из ключевых факторов, участвующих в оптимизации, претерпевает значительные изменения, рекомендуется немедленно провести повторную оптимизацию, а также оперативно скорректировать производственные планы при необходимости. Игнорирование этого требования может привести к существенному ухудшению экономического положения компании. Такой подход позволит оставаться в курсе событий и быть готовыми к вызовам, возникающим в условиях изменчивости рыночного спроса и предложения.
Подводя итоги, что мы имеем? Стратегическое планирование горных работ является первым этапом процесса планирования. Его главной задачей является выбор оптимальной стратегии разработки карьера. В зависимости от целей компании должны быть достигнуты следующие результаты:
- Максимизация чистой приведённой стоимости (NPV)
- Максимизация срока эксплуатации месторождения
- Максимизация извлекаемых запасов
- Минимизация капитальных вложений
- Минимизация срока окупаемости проекта
- Максимизация качества конечного продукта
- Минимизация себестоимости конечного продукта
Разумеется, достижение баланса между этими параметрами является важнейшей задачей.
Основным результатом стратегического планирования является план разработки месторождения на весь его жизненный цикл, который может быть представлен в нескольких вариантах, например: минимальный сценарий, стандартный производственный режим, сценарий с максимальными инвестициями.
Без стратегического планирования мы рискуем столкнуться с вопросами, на которые не будет ответов, такими как:
- Что произойдёт, если мы будем добывать больше или меньше?
- Что случится, если эффективность обогатительной фабрики увеличится или снизится?
- Что будет, если мы прекратим вскрышные работы сейчас и снизим их общий объём?
- Что произойдёт через 7 (N) лет, если мы не начнём работать на этом участке уже сегодня?
- Где и когда лучше всего разместить экскаватор?
- Сколько вскрыши нужно переместить, чтобы добыть необходимое количество руды?
- Какое содержание следует считать минимально допустимым, и какую руду с определёнными качественными показателями следует складировать до «лучших времён»?
- И многое другое… В конечном итоге, что произойдёт с нашей прибылью, если…?
Отвечая на эти и другие вопросы, можно выбрать оптимальную стратегию развития компании. Работая с «неявным» планом, мы рискуем понести убытки или упустить потенциальные возможности.
Мы надеемся, что смогли убедить читателей, что оптимизация месторождений является неотъемлемой частью успешной деятельности в современных рыночных условиях. Теперь можно перейти к более техническим аспектам этого процесса. Модуль Pit Optimizer в программном обеспечении K-MINE предназначен для поэтапного создания проекта оптимизации. Каждый этап может быть проверен, а промежуточные результаты могут быть получены и проанализированы.
Теперь давайте подробнее рассмотрим последовательность выполнения задач в процессе оптимизации.
1. Добавление блочной модели в проект
Для начала процесса оптимизации необходима блочная модель и топографическая основа, отражающая текущие позиции горных работ в карьере, подлежащем оптимизации. Если карьер ещё не разрабатывается, топографическая основа должна отражать рельеф поверхности участка.
И блочная модель, и топографическая поверхность, представленная в виде сетки (меша), должны распространяться за пределы месторождения, чтобы не ограничивать возможности оптимизации.
На первом этапе блочная модель должна быть ограничена топографической сеткой. После выполнения этой задачи блочная модель может быть добавлена в проект.
Затем мы определяем типы и свойства пород, которые будут использоваться в проекте, и выполняем расчёт блочной модели. Это создаёт детализированную информацию по горизонтам, сгруппированную по типам пород.
2. Добавление геотехнических параметров в проект
Цель следующего шага — определить результирующие углы откосов карьера. Они могут задаваться несколькими способами и варьироваться в различных участках карьера, что значительно повышает точность результатов и позволяет наиболее полно отразить реальные горно-геологические условия.
Пользователи могут задавать данные параметры несколькими способами:
- По азимутам (с помощью векторов): Различные углы откосов могут задаваться в зависимости от указанных направлений (азимутов).
- По сетке (областями): Различные углы откосов назначаются в соответствии с конкретными областями сетки. Внутри этих областей можно также дополнительно задавать отдельные зоны по векторному методу.
- По свойствам блочной модели: Углы откосов можно устанавливать на основе полей блочной модели или атрибутов классов материалов. Это наиболее часто используемый метод. Геотехнические специалисты могут заранее задавать конкретные значения для отдельных блоков в блочной модели, которые затем применяются здесь. Также возможно использовать различные свойства, полученные из блочной модели, и назначать им соответствующие значения углов откосов.
3. Добавление экономических показателей
Один из наиболее важных этапов при создании проекта — экономическая оценка каждого блока, которая служит основой для определения оптимального контура карьера. Первым шагом является задание коэффициентов корректировки цены конечного продукта. Рекомендуется использовать небольшие шаги (от 0,1 до 0,01) в диапазоне от 0,1 до 1,2 (от 10% до 120%). Это позволяет…
В меню конечного продукта необходимо настроить следующие параметры:
- Название и цену конечного продукта
- Содержание (только в случае измерения в граммах на тонну)
- Затраты на переработку
- Бортовое содержание (cut-off grade)
- Коэффициент извлечения конечного продукта из исходной руды
В случаях, когда переработка не требуется, эти поля могут оставаться без изменений. Также все параметры могут задаваться как фиксированные значения, формулы или напрямую извлекаться из блочной модели, что повышает гибкость сценариев и упрощает настройку.
Для ситуаций, когда блок содержит несколько ценных компонентов, процесс можно настроить таким образом, чтобы учитывать последовательное извлечение минералов из исходной руды.
Для улучшения удобства работы предусмотрена возможность задать стоимость выемки пород на определённых участках либо полностью исключить её из расчёта. Это особенно важно при учёте зданий и других сооружений, расположенных в пределах карьера.
Затраты на выемку и транспортировку задаются отдельно. При этом транспортные расходы могут изменяться по горизонтам, увеличиваясь пропорционально расстоянию транспортировки.
В параметрах расчёта, для определения чистой приведённой стоимости (NPV) и срока эксплуатации месторождения необходимо указать прогнозируемый годовой объём добычи и ставку дисконтирования. Также доступна возможность задания желаемой величины маржинальной прибыли для определения оптимального контура карьера.
После завершения данного этапа можно приступать к расчётам и анализу полученных результатов.
4. Анализ и выбор оптимального контура карьера
После успешного выполнения расчёта результаты можно просмотреть в нескольких форматах:
Табличные данные
Табличные данные могут быть представлены в нескольких режимах — кумулятивном, дифференциальном и инкрементальном. Большой объём данных облегчает оценку каждого из вариантов, а для более глубокого анализа результаты можно экспортировать в Excel.
Графики
Графики, как и таблицы, доступны в трёх режимах.
Итоговые сетки (меши)
На основе сформированных групп блоков пользователь может создать необходимое количество сеток, обычно называемых на этом этапе планирования Nested Pit Shells (вложенные контуры карьера).
Объём доступных данных для анализа и выбора оптимального контура весьма обширен и достаточен для принятия решений. Подход к выбору зависит от конкретных потребностей компании — будь то максимизация краткосрочной прибыли, извлекаемых запасов, общей чистой приведённой стоимости (NPV) или других приоритетов.
Для более глубокого и детального анализа могут использоваться такие показатели, как прибыль, фактор прибыли, NPV, маржинальность, объём руды, направляемой на переработку, срок эксплуатации месторождения (LoM), качество продукта, внутренняя норма доходности (IRR), дисконтированный срок окупаемости (DPP), дисконтированные денежные потоки (DCF) и многие другие. Как и любой другой проект, данный процесс опирается на финансовые правила и методы анализа.
Следующие шаги дополняют процесс определения оптимального контура карьера и являются важными для стратегического планирования.
5. Создание очередей разработки (Pushbacks)
Для детального планирования горных работ, а именно для определения оптимальных объёмов вскрыши и руды по периодам, необходимо задать очереди разработки карьера (Pushbacks). Для достижения максимальной эффективности эти очереди рекомендуется использовать в модуле планирования горных работ (Scheduling Module). Существует два варианта создания очередей: ручной и автоматический.
6. Создание календарного плана добычи
Для предварительной оценки добычи материала по периодам рекомендуется использовать планирование в модуле Pit Optimizer. Его структура позволяет создавать панели на основе итоговых контуров и пересекаемых ими горизонтов.
7. Анализ чувствительности (Sensitivity Analysis)
Анализ чувствительности даёт ответ на вопрос, как изменится наша прибыль при изменении одного из параметров оптимизационного проекта. Изменяя диапазон колебаний входных данных и наблюдая за поведением прибыли или NPV, мы делаем выводы и влияем на конечный результат.
8. Оценка внешних контуров
Чтобы определить, насколько хорошо заданная сетка итогового контура соответствует нашему оптимизированному результату или для сравнения результатов нескольких проектов оптимизации, предусмотрена возможность добавления внешних контуров в проект оптимизации. Данная функция также полезна для сравнения проектного конечного контура с полученным контуром карьера (Pit Shell).
Кроме того, в рамках результатов приводится подробная информация по каждой из добавленных сеток в табличном виде, что позволяет легко выполнять их сравнение.
Вернёмся к итоговому контуру карьера. Допустим, мы определили, что оптимальный контур карьера — это тот, при котором, в режиме отображения кумулятивных данных, чистая приведённая стоимость (NPV) перестаёт увеличиваться. Мы выбираем этот контур и создаём сетку, известную как Pit Shell. Но что делать дальше? Как превратить данный результат в полноценный проект, учитывающий все коммуникации, устойчивость и другие условия?
Разумеется, можно вручную прорисовать контур по каждому горизонту — задача трудоёмкая и требующая значительных временных затрат. В случае необходимости изменений весь проект придётся переделывать заново. Несмотря на эффективность, такой подход является негибким и непрактичным. Чтобы решить эти проблемы, в K-MINE была разработана технология динамического проектирования (Dynamic Design), которая является важнейшей частью модуля Open Pit Design.
Модуль Open Pit Design предназначен для быстрого создания финальных контуров карьера, очередей разработки (Pushbacks) и регулярных чертежей для различных временных периодов. Благодаря автоматизированным расчётам, время выполнения сокращается в несколько раз — и это не преувеличение! Другой важный аспект заключается в том, что при загрузке сохранённого проекта можно быстро внести необходимые изменения и перестроить его заново.
Модуль предназначен для работы не только с карьерами, но и с отвалами. Карьер может проектироваться как снизу вверх (bottom-up), так и сверху вниз (top-down). Минимальные данные, необходимые для построения проекта, включают геотехнические параметры — список горизонтов с зонами (при их наличии) и исходный контур для построения. Все остальные параметры могут быть настроены непосредственно в самом проекте.
Теперь давайте пошагово рассмотрим, как нам перейти от исходного контура к полноценному проекту.
Одно из ключевых преимуществ K-MINE состоит в том, что все модули работают в единой среде, благодаря чему мы можем использовать задачи из других модулей при работе над комплексным проектом. Именно это мы и продемонстрируем далее…
Сначала нам необходимо получить линии пересечения нашей сетки с горизонтами. Для этого воспользуемся задачей Create Isolines (Построение изолиний).
Далее наши изолинии необходимо сгладить для более точного дальнейшего проектирования.
После этого нам необходимо выбрать только те линии, которые будут влиять на проектирование итогового контура. В нашем случае это линии, которые не повторяют конфигурацию предыдущего горизонта. Затем мы уточняем их конфигурацию, выполняя сглаживание, что позволяет обеспечить стабильность в конкретных участках карьера.
Затем непосредственно в модуле Open Pit Design мы формируем список горизонтов с зонами устойчивости.
Далее принимаем решение, каким образом будет осуществляться проектирование финального контура карьера — снизу вверх (bottom-up) или сверху вниз (top-down). Важно помнить, что при проектировании сверху вниз мы не сможем полностью захватить весь объём руды, часть её останется в пределах финального контура карьера. С другой стороны, если проектировать карьер снизу вверх, можно извлечь весь объём руды, но потребуется удаление большего объёма вскрыши, чем рекомендовано оптимальным контуром Pit Shell.
Для решения таких задач существуют различные подходы, однако окончательный выбор всегда остаётся за проектировщиком, выполняющим работу — все секреты раскрывать здесь не будем.
Далее мы добавляем базовые линии на соответствующие горизонты и получаем первый результат после выполнения расчёта.
Следующий этап — задать параметры автодорог для карьера и добавить стартовую точку дороги, которая в нашем случае располагается на дне карьера, так как проектирование осуществляется снизу вверх.
В зависимости от требований конкретного проекта можно добавить практически неограниченное количество дорог. Мы можем создавать повороты, останавливать дороги в заданных точках, расширять или сужать их, адаптировать под конкретные условия, получая готовый результат за считанные секунды.
После того как дороги окончательно сформированы, мы можем добавить в проект топографическую основу и выполнить расчёт, учитывающий существующую поверхность и реальные условия ведения горных работ. Последовательность действий можно корректировать, если необходимо адаптировать дороги под существующую систему транспортировки в карьере.
Конечный результат — это сетка (меш), объединяющая проектное решение с фактическими условиями. Дополнительно создаются полилинии, включая опционально линию пересечения двух сеток. Полученная в результате сетка может использоваться для дальнейших проектных решений, таких как размещение отвалов вскрышных пород.
И, наконец, подведём итоги… Используя модули планирования и проектирования в программном обеспечении K-MINE, пользователи могут выполнить все этапы процесса планирования. В этой статье мы подробно рассмотрели создание проекта конечного контура карьера. Как видите, весь процесс является последовательным и не требует сверхъестественных усилий или значительных затрат времени. Понимание процесса повышает уверенность в результатах, а многочисленные итерации с различными исходными данными позволяют лучше понять возможные колебания финансовых показателей и границ карьера.
Стратегическое планирование является крайне важным и необходимым инструментом в современной рыночной экономике. Оно обеспечивает чёткое понимание того, как реагировать на вызовы, которые может преподнести будущее. Предупреждён — значит вооружён.
Подписаться на рассылку 
Подпишитесь на K-MINE в LinkedIn