2411-3336 2541-9404 Записки Горного института Journal of Mining Institute Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины ΙΙ Empress Catherine II Saint Petersburg Mining University HNCZSX pmi-16278 https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/16278 Геотехнология и инженерная геология Geotechnical Engineering and Engineering Geology Complete extraction of conditioned ores from complex-structured blocks due to partial admixture of substandard ores Полное извлечение кондиционных руд из сложноструктурных блоков за счет частичного примешивания некондиционных руд Rakishev Bayan R. Ракишев Б. Р. Rakishev Bayan R. b.rakishev@satbayev.university 0000-0001-5445-070X Казахский национальный исследовательский технический университет имени К.И.Сатпаева (Алматы, Казахстан) Kazakh National Research Technical University named after K.I.Satpayev (Satbayev University) (Almaty, Kazakhstan) 03 10 2024 2024 270 919 930 05 07 2023 03 06 2024 25 12 2024 © Bayan R. Rakishev 2024 Б. Р. Ракишев Bayan R. Rakishev CC BY 4.0 https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/16278

Представлено горно-технологическое обоснование полного извлечения кондиционных руд из сложноструктурных блоков уступов путем примешивания слоя некондиционных руд определенных размеров. Актуальность работы состоит в разработке инновационных методов установления параметров некондиционного слоя руд, примешиваемого к кондиционным. Основной проблемой является обеспечение полного извлечения полезных компонентов в концентрат из отгруженной руды с допустимыми отклонениями от требуемых. Проведена новая типизация сложноструктурных рудных блоков уступа. Получены аналитические зависимости горно-геологических характеристик сложноструктурных рудных блоков. Выведены теоретические зависимости для определения основных показателей обогащения полезных ископаемых. Предложены аналитические зависимости для определения содержания полезного компонента в отгружаемой руде α' – смеси кондиционной руды с содержанием полезного компонента α и примешиваемого слоя некондиционной руды с содержанием полезного компонента α''. Впервые в горной науке обоснован новый подход полного извлечения кондиционных руд из сложноструктурных блоков уступов за счет прихвата определенной части некондиционных руд при выемке, повышающий объем извлекаемой руды и расширенное извлечение полезных компонентов в концентрат. Приращение полезных компонентов может достичь 10-15 % от общего объема добычи, что позволяет прогнозировать существенное повышение полноты извлечения полезных ископаемых из недр Земли.

The paper presents mining-technological substantiation of complete extraction of conditioned ores from complex-structured blocks of benches by mixing a layer of substandard ores of certain sizes. The relevance of the work consists in the development of innovative methods of establishing the parameters of the substandard layer of ores to be added to the conditioned ores. The main problem is to ensure complete extraction of useful components into concentrate from shipped ore with acceptable deviations from the required ones. A new typification of complex-structured ore blocks of the bench has been carried out. Analytical dependences of mining and geological characteristics of complex-structured ore blocks were obtained. Theoretical dependences for determining the main indicators of mineral processing are derived. Analytical dependences for determination of the content of useful component in shipped ore α' – mixture of conditioned ore with the content of useful component α and admixed layer of substandard ore with the content of useful component α'' are offered. For the first time in mining science, a new approach of complete extraction of conditioned ores from complex-structured blocks of benches by grabbing a certain part of substandard ores during excavation, increasing the volume of extracted ore and expanding the extraction of useful components in the concentrate has been substantiated. The increment of useful components can reach 10-15 % of the total volume of extraction, which allows predicting a significant increase in the completeness of mineral extraction from the Earth's interior.

 Ключевые слова сложноструктурные блоки уступов типы блоков горно-геологические характеристики содержание полезных компонентов примешиваемые слои некондиционных руд полное извлечение кондиционных руд Keywords complex blocks of benches types of blocks mining and geological characteristics content of useful components admixed layers of substandard ores complete extraction of conditioned ores Статья подготовлена в рамках проекта, финансируемого Министерством науки и высшего образования Республики Казахстан № 2023/AP19676591 «Разработка инновационных технологий полного извлечения разрозненных кондиционных руд из сложноструктурных блоков уступов». The article was prepared as part of a project funded by the Ministry of Science and Higher Education of the Republic of Kazakhstan 2023/AP19676591 “Development of innovative technologies for the complete extraction of scattered conditioned ores from complex-structured blocks of benches”. Шабаров А.Н., Куранов А.Д. Основные направления развития горнодобывающей отрасли в усложняющихся горнотехнических условиях ведения горных работ // Горный журнал. 2023. № 5. С. 5-10. DOI: 10.17580/gzh.2023.05.01 Shabarov A.N., Kuranov A.D. Basic development trends in mining sector in complicating geotechnical conditions. Gornyi zhurnal. 2023. N 5, p. 5-10 (in Russian). DOI: 10.17580/gzh.2023.05.01 Трубецкой К.Н., Пешков А.А., Мацко Н.А. Определение области применения способов разработки крутопадающих залежей с использованием заранее сформированного выработанного пространства карьера // Горный журнал. 1994. № 1. С. 51-59. Trubetskoi K.N., Peshkov A.A., Matsko N.A. Determination of the application area of methods of steeply falling deposits development with the use of preformed open pit mining space. Gornyi zhurnal. 1994. N 1, p. 51-59 (in Russian). Трушко В.Л., Протосеня А.Г. Перспективы развития геомеханики в условиях нового технологического уклада // Записки Горного института. 2019. Т. 236. С. 162. DOI: 10.31897/PMI.2019.2.162 Trushko V.L., Protosenya A.G. Prospects of Geomechanics Development in the Context of New Technological Paradigm. Journal of Mining Institute. 2019. Vol. 236, p. 162-166. DOI: 10.31897/PMI.2019.2.162 Яковлев В.Л. Инновационный базис стратегии комплексного освоения ресурсов минерального сырья. Екатеринбург: Уральское отделение РАН, 2018. 360 с. Yakovlev V.L. Innovative basis of the strategy of integrated development of mineral resources. Ekaterinburg: Uralskoe otdelenie RAN, 2018, p. 360 (in Russian). Кантемиров В.Д., Яковлев А.М., Титов Р.С. Применение геоинформационных технологий блочного моделирования для совершенствования методов оценки качественных показателей полезных ископаемых // Известия высших учебных заведений. Горный журнал. 2021. № 1. С. 63-73. DOI: 10.21440/0536-1028-2021-1-63-73 Kantemirov V.D., Iakovlev A.M., Titov R.S. Applying geoinformation technologies of block modelling to improve the methods of assessing quality indicators of minerals. News of the Higher Institutions. Mining Journal. 2021. N 1, p. 63-73 (in Russian). DOI: 10.21440/0536-1028-2021-1-63-73 Чебан А.Ю., Секисов Г.В. Сложноструктурные рудные блоки и их систематизация // Вестник Забайкальского государственного университета. 2020. Т. 26. № 6. С. 43-53. DOI: 10.21209/2227-9245-2020-26-6-43-53 Cheban A., Sekisov G. Complex structural ore blocks and their systematization. Transbaikal State University Journal. 2020. Vol. 26. N 6, p. 43-53 (in Russian). DOI: 10.21209/2227-9245-2020-26-6-43-53 Лобынцев А.К., Фомин С.И. Оценка степени влияния горнотехнических факторов на норматив готовых к выемке запасов при проектировании открытой разработки сложноструктурных рудных месторождений // Рациональное освоение недр. 2021. № 5. С. 40-43. DOI: 10.26121/RON.2021.52.15.004 Lobyntsev A.K., Fomin S.I. Assessment of the influence of mining factors degree on the standard of prepared reserves when designing open-pit mining of complex structured ore deposits. Mineral Mining & Concervation. 2021. N 5, p. 40-43 (in Russian). DOI: 10.26121/RON.2021.52.15.004 Кушнарев П.И. Скрытые потери и разубоживание // Золото и технологии. 2017. № 3 (37). С. 82-87. Kushnarev P.I. Hidden losses and dilution. Zoloto i tekhnologii. 2017. N 3 (37), p. 82-87 (in Russian). Ракишев Б.Р. Технологические ресурсы повышения качества и полноты использования минерального сырья // Известия Национальной академии наук Республики Казахстан. Серия геологии и технических наук. 2017. Т. 2. № 422. С. 116-124 (in English). Rakishev B.R. Technological resources for improving the quality and completeness of use of the mineral raw materials. News of the National Academy of Sciences of the Republic of Kazakhstan. Series of Geology and Technical Sciences. 2017. Vol. 2. N 422, p. 116-124. Ракишев Б.Р. Отработка медных руд Бозшакольского и Актогайского месторождений Казахстана // Горный журнал. 2019. № 1. С. 89-93. DOI: 10.17580/gzh.2019.01.18 Rakishev B.R. Development of the Bozshakol and Aktogay copper ore deposits in Kazakhstan. Gornyi zhurnal. 2019. N 1, p. 89-93 (in Russian). DOI: 10.17580/gzh.2019.01.18 Tolovkhan B., Demin V., Amanzholov Zh. et al. Substantiating the rock mass control parameters based on the geomechanical model of the Severny Katpar deposit, Kazakhstan // Mining of Mineral Deposits. 2022. Vol. 16. Iss. 3. P. 123-133. DOI: 10.33271/mining16.03.123 Tolovkhan B., Demin V., Amanzholov Zh. et al. Substantiating the rock mass control parameters based on the geomechanical model of the Severny Katpar deposit, Kazakhstan. Mining of Mineral Deposits. 2022. Vol. 16. Iss. 3, p. 123-133. DOI: 10.33271/mining16.03.123 Suiekpayev Y.S., Sapargaliyev Y.M., Dolgopolova A.V. et al. Mineralogy, geochemistry and U-Pb zircon age of the Karaotkel Ti-Zr placer deposit, Eastern Kazakhstan and its genetic link to the Karaotkel-Preobrazhenka intrusion // Ore Geology Reviews. 2021. Vol. 131. № 104015. DOI: 10.1016/j.oregeorev.2021.104015 Suiekpayev Y.S., Sapargaliyev Y.M., Dolgopolova A.V. et al. Mineralogy, geochemistry and U-Pb zircon age of the Karaotkel Ti-Zr placer deposit, Eastern Kazakhstan and its genetic link to the Karaotkel-Preobrazhenka intrusion. Ore Geology Reviews. 2021. Vol. 131. N 104015. DOI: 10.1016/j.oregeorev.2021.104015 Wellmann F., Caumon G. Chapter One – 3-D Structural geological models: Concepts, methods, and uncertainties // Advances in Geophysics. Elsevier. 2018. Vol. 59. P. 1-121. DOI: 10.1016/bs.agph.2018.09.001 Wellmann F., Caumon G. Chapter One – 3-D Structural geological models: Concepts, methods, and uncertainties. Advances in Geophysics. Elsevier. 2018. Vol. 59, p. 1-121. DOI: 10.1016/bs.agph.2018.09.001 Dagasan Y., Renard P., Straubhaar J. et al. Pilot Point Optimization of Mining Boundaries for Lateritic Metal Deposits: Finding the Trade-off Between Dilution and Ore Loss // Natural Resources Research. 2019. Vol. 28. Iss. 1. P. 153-171. DOI: 10.1007/s11053-018-9380-9 Dagasan Y., Renard P., Straubhaar J. et al. Pilot Point Optimization of Mining Boundaries for Lateritic Metal Deposits: Finding the Trade-off Between Dilution and Ore Loss. Natural Resources Research. 2019. Vol. 28. Iss. 1, p. 153-171. DOI: 10.1007/s11053-018-9380-9 Masoumi I., Kamali G., Asghari O., Emery X. Assessing the Impact of Geologic Contact Dilution in Ore/Waste Classification in the Gol-Gohar Iron Ore Mine, Southeastern Iran // Minerals. 2020. Vol. 10. Iss. 4. № 336. DOI: 10.3390/min10040336 Masoumi I., Kamali G., Asghari O., Emery X. Assessing the Impact of Geologic Contact Dilution in Ore/Waste Classification in the Gol-Gohar Iron Ore Mine, Southeastern Iran. Minerals. 2020. Vol. 10. Iss. 4. N 336. DOI: 10.3390/min10040336 Vasiukhina D. 3D geological modeling for mineral resource assessment of the Galeshchynske iron ore deposit, Ukraine // Geoinformatics: Theoretical and Applied Aspects 2020, 11-14 May 2020, Kyiv, Ukraine. European Association of Geoscientists & Engineers, 2020. Vol. 2020. 5 p. DOI: 10.3997/2214-4609.2020geo067 Vasiukhina D. 3D geological modeling for mineral resource assessment of the Galeshchynske iron ore deposit, Ukraine. Geoinformatics: Theoretical and Applied Aspects 2020, 11-14 May 2020, Kyiv, Ukraine. European Association of Geoscientists & Engineers, 2020. Vol. 2020, p. 5. DOI: 10.3997/2214-4609.2020geo067 Remezova O.O., Khrushchov D.P., Vasylenko S.P., Yaremenko O.V. Innovative approaches to information modeling of placer deposits // Geoinformatics, 11-14 May 2021. European Association of Geoscientists & Engineers, 2021. Vol. 2021. 6 p. DOI: 10.3997/2214-4609.20215521100 Remezova O.O., Khrushchov D.P., Vasylenko S.P., Yaremenko O.V. Innovative approaches to information modeling of placer deposits. Geoinformatics, 11-14 May 2021. European Association of Geoscientists & Engineers, 2021. Vol. 2021, p. 6. DOI: 10.3997/2214-4609.20215521100 Bala G., Kurylo M., Virshylo I. Modeling and Estimation of Iron Ore Reserves in the Leapfrog on the Example of the Azovsky Block Deposit // 16th International Conference Monitoring of Geological Processes and Ecological Condition of the Environment, 15-18 November 2022, Kyiv, Ukraine. European Association of Geoscientists & Engineers, 2022. Vol. 2022. 5 p. DOI: 10.3997/2214-4609.2022580256 Bala G., Kurylo M., Virshylo I. Modeling and Estimation of Iron Ore Reserves in the Leapfrog on the Example of the Azovsky Block Deposit. 16th International Conference Monitoring of Geological Processes and Ecological Condition of the Environment, 15-18 November 2022, Kyiv, Ukraine. European Association of Geoscientists & Engineers, 2022. Vol. 2022, p.5. DOI: 10.3997/2214-4609.2022580256 Zeqiri R. Nickel discretization and quality review in Gllavica mine, Kosovo // Mining of Mineral Deposits. 2021. Vol. 15. Iss. 1. P. 35-41. DOI: 10.33271/mining15.01.035 Zeqiri R. Nickel discretization and quality review in Gllavica mine, Kosovo. Mining of Mineral Deposits. 2021. Vol. 15. Iss. 1, p. 35-41. DOI: 10.33271/mining15.01.035 Morales N., Seguel S., Cáceres A. et al. Incorporation of Geometallurgical Attributes and Geological Uncertainty into Long-Term Open-Pit Mine Planning // Minerals. 2019. Vol. 9. Iss. 2. № 108. DOI: 10.3390/min9020108 Morales N., Seguel S., Cáceres A. et al. Incorporation of Geometallurgical Attributes and Geological Uncertainty into Long-Term Open-Pit Mine Planning. Minerals. 2019. Vol. 9. Iss. 2. N 108. DOI: 10.3390/min9020108 Osterholt V., Dimitrakopoulos R. Simulation of Orebody Geology with Multiple-Point Geostatistics – Application at Yandi Channel Iron Ore Deposit, WA, and Implications for Resource Uncertainty / Advances in Applied Strategic Mine Planning. Cham: Springer, 2018. P. 335-352. DOI: 10.1007/978-3-319-69320-0_22 Osterholt V., Dimitrakopoulos R. Simulation of Orebody Geology with Multiple-Point Geostatistics – Application at Yandi Channel Iron Ore Deposit, WA, and Implications for Resource Uncertainty. Advances in Applied Strategic Mine Planning. Cham: Springer, 2018, p. 335-352. DOI: 10.1007/978-3-319-69320-0_22 Cowan E.J. Deposit-scale structural architecture of the Sigma-Lamaque gold deposit, Canada – insights from a newly proposed 3D method for assessing structural controls from drill hole data // Mineralium Deposita. 2020. Vol. 55. Iss. 2. P. 217-240. DOI: 10.1007/s00126-019-00949-6 Cowan E.J. Deposit-scale structural architecture of the Sigma-Lamaque gold deposit, Canada – insights from a newly proposed 3D method for assessing structural controls from drill hole data. Mineralium Deposita. 2020. Vol. 55. Iss. 2, p. 217-240. DOI: 10.1007/s00126-019-00949-6 Xing Jin, Gongwen Wang, Ping Tang et al. 3D geological modelling and uncertainty analysis for 3D targeting in Shanggong gold deposit (China) // Journal of Geochemical Exploration. 2020. Vol. 210. № 106442. DOI: 10.1016/j.gexplo.2019.106442 Xing Jin, Gongwen Wang, Ping Tang et al. 3D geological modelling and uncertainty analysis for 3D targeting in Shanggong gold deposit (China). Journal of Geochemical Exploration. 2020. Vol. 210. N 106442. DOI: 10.1016/j.gexplo.2019.106442 Renguang Zuo, Kreuzer O.P., Jian Wang et al. Uncertainties in GIS-Based Mineral Prospectivity Mapping: Key Types, Potential Impacts and Possible Solutions // Natural Resources Research. 2021. Vol. 30. Iss. 5. P. 3059-3079. DOI: 10.1007/s11053-021-09871-z Renguang Zuo, Kreuzer O.P., Jian Wang et al. Uncertainties in GIS-Based Mineral Prospectivity Mapping: Key Types, Potential Impacts and Possible Solutions. Natural Resources Research. 2021. Vol. 30. Iss. 5, p. 3059-3079. DOI: 10.1007/s11053-021-09871-z Dowd P.A., Dare-Bryan P.C. Planning, Planning, Designing and Optimising Production Using Geostatistical Simulation / Advances in Applied Strategic Mine Planning. Cham: Springer, 2018. P. 421-449. DOI: 10.1007/978-3-319-69320-0_26 Dowd P.A., Dare-Bryan P.C. Planning, Planning, Designing and Optimising Production Using Geostatistical Simulation. Advances in Applied Strategic Mine Planning. Cham: Springer, 2018, p. 421-449. DOI: 10.1007/978-3-319-69320-0_26 Rakishev B., Rakisheva Z., Auezova A., Orynbay A. Automated determination of rock crushing zones in the collapse // Mining of Mineral Deposits. 2022. Vol. 16. Iss. 3. P. 109-114. DOI: 10.33271/mining16.03.109 Rakishev B., Rakisheva Z., Auezova A., Orynbay A. Automated determination of rock crushing zones in the collapse. Mining of Mineral Deposits. 2022. Vol. 16. Iss. 3, p. 109-114. DOI: 10.33271/mining16.03.109 Lukichev S.V., Nagovitsyn O.V., Shishkin A.S. Break line and shotpile surfaces modeling in design of large-scale blasts / Mining goes Digital: Proceedings of the 39th International Symposium «Application of Computers and Operations Research in the Mineral Industry», 4-6 June 2019, Wroclaw, Poland. London: CRC Press, 2019. P. 279-285. DOI: 10.1201/9780429320774 Lukichev S.V., Nagovitsyn O.V., Shishkin A.S. Break line and shotpile surfaces modeling in design of large-scale blasts. Mining goes Digital: Proceedings of the 39th International Symposium “Application of Computers and Operations Research in the Mineral Industry”, 4-6 June 2019, Wroclaw, Poland. London: CRC Press, 2019, p. 279-285. DOI: 10.1201/9780429320774 Пелих В.В., Салов В.М., Бурдонов А.Е., Лукьянов Н.Д. Модель извлечения бадделеита из отвальных продуктов апатито-бадделеитовой обогатительной фабрики на концентраторе CVD6 // Записки Горного института. 2021. Т. 248. С. 281-289. DOI: 10.31897/PMI.2021.2.12 Pelikh V.V., Salov V.M., Burdonov A.E., Lukyanov N.D. Model of baddeleyite recovery from dump products of an apatite-baddeleyite processing plant using a CVD6 concentrator. Journal of Mining Institute. 2021. Vol. 248, p. 281-289. DOI: 10.31897/PMI.2021.2.12 Муталова М.А., Хакимова Д.Ю. Исследование извлечения полезных компонентов из шлаков методом флотации // International Journal of Advanced Technology and Natural Sciences. 2020. Т. 1. № 2. С. 26-30. DOI: 10.24412/2181-144X-2020-2-26-30 Mutalova M., Khakimova D. Investigation of the recovery of useful components from slags by the flotation method. International Journal of Advanced Technology and Natural Sciences. 2020. Vol. 1. N 2, p. 26-30 (in Russian). DOI: 10.24412/2181-144X-2020-2-26-30 Опалев А.С., Алексеева С.А. Методическое обоснование выбора оптимальных режимов работы оборудования схемы стадиального вывода концентрата при обогащении железных руд // Записки Горного института. 2022. Т. 256. С. 593-602. DOI: 10.31897/PMI.2022.80 Opalev A.S., Alekseeva S.A. Methodological substantiation of the choice for optimal modes of equipment operation during the stage-wise concentrate removal in iron ores beneficiation. Journal of Mining Institute. 2022. Vol. 256, p. 593-602. DOI: 10.31897/PMI.2022.80 Пелевин А.Е. Использование результатов фазового состава магнетитовой руды для прогнозирования выхода концентрата // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2022. № 5-1. С. 131-144. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_51_0_131 Pelevin A.E. Using the results of the phase composition of magnetit ore for prediction of the concentrate yield. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2022. N 5-1, p. 131-144 (in Russian). DOI: 10.25018/0236_1493_2022_51_0_131 Голик В.И., Разоренов Ю.И., Бригида В.С., Бурдзиева О.Г. Механохимическая технология добычи металлов из хвостов обогащения // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2020. Т. 331. № 6. С. 175-183. DOI: 10.18799/24131830/2020/6/2687 Golik V.I., Razorenov Y.I., Brigida V.S., Burdzieva O.G. Mechanochemical technology of metal mining from enriching tails. Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. Geo Аssets Engineering. 2020. Vol. 331. N 6, p. 175-183 (in Russian). DOI: 10.18799/24131830/2020/6/2687 Овсейчук В.А. Типизация рудных образований урановых месторождений Стрельцовского типа // Вестник Забайкальского государственного университета. 2021. Т. 27. № 8. С. 35-47. DOI: 10.21209/2227-9245-2021-27-8-35-47 Ovseychuk V. Classification of ore formations of Streltsovsky type uranium deposits. Transbaikal State University Journal. 2021. Vol. 27. N 8, p. 35-47 (in Russian). DOI: 10.21209/2227-9245-2021-27-8-35-47 Туртыгина Н.А., Охрименко А.В. Количественная оценка природной изменчивости качества медистых руд, залегающих в кровле интрузива // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2019. № 8. С. 146-156. DOI: 10.25018/0236-1493-2019-08-0-146-156 Turtygina N.A., Okhrimenko A.V. Quantitative assessment of natural variation in quality of copper ore in roof of intrusion. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2019. N 8, p. 146-156 (in Russian). DOI: 10.25018/0236-1493-2019-08-0-146-156 Заскинд Е.С., Конкина О.М. Типизация сульфидных медно-никелевых и платинометалльных месторождений для целей прогноза и поисков // Отечественная геология. 2019. № 2. С. 3-15. DOI: 10.24411/0869-7175-2019-10010 Zaskind E.S., Konkina O.M. Sulfide Cu-Ni and PGM deposit typification for forecasting and prospecting. National Geology. 2019. N 2, p. 3-15 (in Russian). DOI: 10.24411/0869-7175-2019-10010