Библиотечный каталог авторефератов Украины

Національна академія наук України

Міністерство України з питань надзвичайних ситуацій та у справах

захисту населення від наслідків Чорнобильської катастрофи

Інститут геохімії навколишнього середовища

Плотников Олександр Володимирович

УДК 553.31:551.24.055.003.1(477)”611”

ГЕОЛОГІЧНІ ЧИННИКИ ЕКОНОМІЧНОЇ ЦІННОСТІ ПРОМИСЛОВИХ ЗАПАСІВ ЗАЛІЗОРУДНИХ РОДОВИЩ В ДОКЕМБРІЙСЬКИХ ЗАЛІЗИСТО-КРЕМЕНИСТИХ ФОРМАЦІЯХ УКРАЇНСЬКОГО ЩИТА

Спеціальність        04.00.11 – геологія металевих і неметалевих корисних копалин,

                       04.00.19 – економічна геологія

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня доктора геологічних наук

Київ – 2002

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Державному науково-дослідному гірничорудному інституті Міністерства промислової політики України

Офіційні опоненти:                доктор геолого-мінералогічних наук

                                       Коржнев Михайло Миколайович

                                       Київський національний університет

імені Тараса Шевченка, професор;

доктор геолого-мінералогічних наук, професор

Яценко Герман Михайлович

Львівський державний університет

імені Івана Франка, професор;

доктор геолого-мінералогічних наук

Каталенець Анатолій Іванович

Криворізький технічний університет, професор.

Провідна установа                Інститут геохімії, мінералогії та

рудоутворення НАН України, м. Київ

Захист відбудеться “24” грудня  2002 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради           Д 26.192.02 в Інституті геохімії навколишнього середовища НАН та МНС України за адресою: 03142 м. Київ, пр. Палладіна, 34а.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту геохімії, мінералогії та рудоутворення НАН України (03142 Київ, пр. Палладіна, 34).

Автореферат розісланий  “23” листопада 2002 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради,

доктор геолого-мінералогічних наук                                        Занкевич Б.О.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

       Актуальність теми. Сучасний період розвитку світового ринку залізорудної продукції, значним експортером якої є Україна, характеризується посиленням конкурентної боротьби. Це – наслідок зростання пропозицій якісної залізорудної продукції гірничодобувних компаній, які розробляють родовища зі сприятливими гірничо-геологічними умовами в Австралії, Бразилії, Канаді, Індії, Росії, Швеції. Продукція цих підприємств характеризується високою якістю та низькою собівартістю, що зумовлено передусім природними, тобто геологічними чинниками. Більшість же родовищ багатих залізних руд України має понад віковий період експлуатації, а тривалість розробки родовищ залізистих кварцитів перевищує тридцять років. За цей час було відпрацьовано найбагатішу частину запасів із найсприятливішими геологічними умовами. І нині спостерігається тенденція до зниження якісних показників залізорудної мінерально-сировинної бази, що призводить до зниження конкурентоспроможності продукції залізодобувних підприємств України на світовому ринку. Як наслідок, при додатному тренді світового видобутку залізної руди, в Україні спостерігається спад залізодобувного виробництва. Незважаючи на лідируюче місце України за розвіданими запасами заліза, балансові запаси гірничодобувних підприємств значною мірою виснажені, а будівництво нових підприємств для добування і переробки залізних руд потребує чималих коштів і за сучасного економічного стану країни неможливе. Тому спрямування геологічних досліджень на суттєве поліпшення наявної мінерально-сировинної бази, її розширення і переоцінку з урахуванням сучасних вимог ринку є актуальною для України проблемою.

        Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Зміст, тематична спрямованість і мета роботи відповідають “Загальнодержавній програмі розвитку мінерально-сировинної бази України на період до 2010 року”, зокрема її пункту “Удосконалення мінерально-сировинної бази діючих гірничодобувних підприємств України з метою підвищення їх економічної ефективності, якості і конкурентоспроможності готової продукції”.

       Результати наукових досліджень, які наведені в дисертації, отримані під час виконання науково-дослідних робіт, що проводились у Державному науково-дослідному гірничорудному інституті, в яких автор приймав участь в якості наукового керівника (номери державної реєстрації 0100U004512, 0198U004382, 0198U004383, 0197U016310, 0196U018007) та автора розділів (номери державної реєстрації 01850037466, 01880044523, 39-90-64/14, 0195И013290, 0195U022524, 0195U022543, У-99-39/4, 0198U004381, 0101U001762). 

       Мета і задачі досліджень. Мета роботи полягає в теоретичному обґрунтуванні та кількісній оцінці геологічних чинників, що визначають економічну цінність промислових запасів залізорудних родовищ в докембрійських залізисто-кременистих формаціях Українського щита і розробці на цій основі геолого-економічних критеріїв поліпшення мінерально-сировинної бази залізорудного гірничопромислового комплексу України, підвищення якості і конкурентоспроможності залізорудної продукції.

       Досягненню мети сприяло вирішення наступних задач: 1) аналіз сучасного стану і геолого-економічне моделювання розвитку залізорудної мінерально-сировинної бази України і світу, а також ринку залізорудної продукції; 2) розробка схеми геолого-економічного районування залізорудної мінерально-сировинної бази України; 3) дослідження і кількісна оцінка геологічних особливостей, які визначають економічну цінність залізорудних родовищ, характеристика неоднорідності речовинного складу руд та технологічних властивостей мінеральної сировини, мінливості морфології і  розмірів продуктивних товщ та рудних покладів; 4) розробка класифікації залізорудних родовищ для геолого-економічної оцінки промислових запасів; 5) дослідження впливу похибок у визначенні геологічних параметрів родовищ на експлуатаційні збитки залізодобувних підприємств; 6) співставлення даних розвідки і експлуатації залізорудних родовищ за весь період їх розробки; 7) проведення експериментальних досліджень по виявленню похибок у визначенні геологічних параметрів при розвідці залізорудних родовищ і випробуванні рудних покладів, оцінка різних методів випробувань; 8) дослідження і отримання аналітичних залежностей між кондиціями промислових запасів залізорудних родовищ і геолого-економічними показниками гірничодобувних підприємств; 9) теоретичне обґрунтування методів переоцінки промислових запасів залізорудних родовищ України у відповідності з сучасними вимогами ринку. 

       Об’єкт дослідження – залізорудна мінерально-сировинна база України.

       Предмет дослідження – промислові запаси залізорудних родовищ в докембрійських залізисто-кременистих формаціях Українського щита.

       Методи досліджень. Для досягнення поставленої в роботі мети був застосований наступний комплекс методів. 1) Інструментальне геолого-структурне та мінералого-технологічне картування родовищ з застосуванням розробленої автором геоінформаційної системи об’ємного моделювання. Застосування цих методів дозволило отримати найбільш повну і вірогідну інформацію про параметри залізорудних родовищ і кількісно-якісні показники їх промислових запасів. 2) Статистичні методи порівняння геологічних об’єктів за комплексом ознак (критерії Джеймса, Готелінга, узагальнена відстань Махаланобіса та ін.), які використовувались для співставлення даних розвідки і експлуатації про параметри родовищ і якісні показники мінеральної сировини. 3) Методи статистичного моделювання і прогнозування (аналіз часових рядів, перетворення Фур’є та Хартлі, гармонічний аналіз, тренд-аналіз та ін), які дали змогу виявити тенденції світового ринку залізорудної мінеральної сировини і зробити прогноз розвитку залізорудної мінерально-сировинної бази України і світу. 4) Апарат корреляційно-регресійного аналізу, за допомогою якого були встановлені зв’язки між геологічними параметрами залізорудних родовищ і показниками економічної цінності їх промислових запасів. 5) Апарат факторного аналізу, який дозволив виявити головні геологічні фактори, що визначають економічну цінність залізорудних родовищ. 6) Метод поваріантних розрахунків (“метод варіантів”), за допомогою якого були виявлені оптимальні показники кондицій запасів залізорудних родовищ України.

       Наукова новизна одержаних результатів.

       1) Удосконалені теоретичні основи геологічного картування залізорудних родовищ із застосуванням геоінформаційних технологій і урахуванням імовірнісної природи геологічних показників, що дозволило підвищити вірогідність визначення параметрів промислових запасів при геолого-економічній оцінці. 2) Вперше теоретично обґрунтована кількісна оцінка складності геологічної будови залізорудних родовищ, на основі якої удосконалена їх класифікація за природними факторами, що визначають обсяги геологорозвідувальних робіт і особливості геолого-економічної оцінки промислових запасів. 3) Дістали подальшого розвитку теоретичні основи геологорозвідувальних робіт на залізні руди на основі співставлення даних розвідки і експлуатації за весь термін розробки залізорудних родовищ. 4) Вперше теоретично обґрунтовані і емпірично доведені функціональні і статистичні залежності між геологічними параметрами докембрійських залізорудних родовищ і економічними показниками їх промислових запасів. 5) Удосконалені теоретичні принципи обґрунтування економічно-доцільного ступеня геологічної вивченості залізорудних родовищ. 6) Вперше для залізорудних родовищ виявлені і теоретично доведені залежності між параметрами кондицій та структурою промислових запасів і геолого-економічними показниками залізодобувних підприємств.

       Практичне значення одержаних результатів. 1) Розроблена нова схема районування на основі балансової єдності мінерально-сировинної бази гірничодобувних підприємств, яка дозволила підвищити ефективність геолого-економічної оцінки промислових запасів залізних руд.                       2) Впроваджені нові методи картування залізорудних родовищ із застосуванням геоінформаційних технологій, що істотно підвищило вірогідність вихідної геологічної інформації, зокрема знизило похибки у підрахунках запасів залізних руд до 1,2-2,9%, та збільшило достовірність прогнозу якісних показників мінеральної сировини до 0.4%. 3) Розроблена і впроваджена методика співставлення даних розвідки і експлуатації, а також методи випробування рудних покладів залізорудних родовищ докембрію. 4) Впроваджені для залізорудних родовищ аналітичні методи розрахунків параметрів кондицій, що забезпечило найоптимальніші показники економічної ефективності промислових запасів.

       Наукові результати дисертації застосовувались при науково-дослідних роботах та використані в “Інструкції по геологічному обслуговуванню гірничо-збагачувальних комбінатів, які розробляють родовища залізистих кварцитів” (1998 р.), “Геологічній карті супутніх корисних копалин гірничодобувних підприємств Кривбасу” (1998 р.), впроваджені на Інгулецькому гірничо-збагачувальному комбінаті у вигляді “Геолого-структурної інформаційної моделі Інгулецького родовища” (протокол №4 від 04.07.2001 р.) і “Техніко-економічного обґрунтування кондицій Інгулецького родовища” (протокол №2 від 29.07.2002 р.).

       Особистий внесок здобувача. В основу роботи покладені матеріали, зібрані автором протягом п’ятнадцятирічних геологічних досліджень залізорудної мінерально-сировинної бази гірничодобувних підприємств України у складі науково-дослідного сектору Криворізького гірничорудного інституту (1987-1993 р.), Державного науково-дослідного гірничорудного інституту (1993-2002 р.). Автором особисто з використанням розробленої оригінальної геоінформаційної системи були побудовані геолого-структурні і мінералого-технологічні об’ємні моделі майже всіх залізорудних родовищ, що розробляються гірничодобувними підприємствами: Інгулецького, Скелеватського, Валявкинського, Інгулецької антикліналі, Глеєватського, Тернівського, Ганнівського, Петровського, Артемівського, родовищ багатих залізних руд рудників “Суха Балка”, ім. Кірова, ім. Леніна та Запорізького залізорудного комбінату. При цьому були використані матеріали попередніх, детальних та експлуатаційних розвідок зазначених родовищ, та матеріали інструментального геолого-структурного картування гірничих виробок деяких з зазначених родовищ, що проводилось автором під керівництвом проф. М.І. Черновського. Автором був створений банк даних за результатами буріння більш як 17,5 тис. свердловин, побудовано 728 розрізів, планів експлуатаційних горизонтів, та проекцій рудних покладів, були розраховані параметри промислових запасів і геолого-економічні показники залізорудних родовищ за різними варіантами кондицій, методами математичної статистики розраховані результати випробування майже 370 тис. проб по інтервалам випробування розвідувальних свердловин і забоїв гірничих виробок.

       Апробація результатів дисертації. Результати дисертаційних досліджень доповідались на міжнародних наукових конференціях “Глибинна будова літосфери, та нетрадиційне використання надр Землі” (Київ, 1996 р.), регіональній науковій конференції “Современные проблемы геологии и минералогии железисто-кремнистых формаций и их обрамления” (Кривий Ріг, 1996 р.), Міжнародній науковій конференції “Современные проблемы шарьяжно-надвиговой тектоники” (Уфа, 1997 р.), науково-практичній конференції “Основные направления развития горно-промышленного комплекса Украины в условиях перехода к рыночной экономике” (Кривий Ріг, 1998 р.), науковій конференції “Проблемы оперативного контроля качества минерального сырья и пути их решения” (Кривий Ріг, 1998 р.), міжнародних симпозіумах “Оперативный контроль и управление качеством минерального сырья при добыче и переработке” (Ялта, 1999 р.), “Горные науки в XXI веке” (Судак, 2000 р.), IV Всеукраїнській Міжвідомчій нараді “Геологія і магматизм докембрію Українського щита” (Київ, 2000 р.), Міжнародних науково-практичних конференціях “Проблемы геоинформатики при комплексном освоении недр” (Дніпропетровськ, 2001 р.), “Проблеми європейської інтеграції і транскордонної співпраці” (Львів-Луцьк, 2001 р.), Міжнародному симпозіумі “Освоение месторождений минеральных ресурсов и подземное строительство в сложных гидрогеологических условиях” (Бєлгород, 2001 р.),  Міжнародній науково-практичній конференції “Проблемы и перспективы применения геоинформационных технологий в горном деле” (Дніпропетровськ, 2002 р.).

       Публікації. Основні положення дисертаційної роботи опубліковані у одній монографії, 2 брошурах, 23 статтях у наукових журналах, 14 збірниках наукових праць, 15 матеріалах і тезах конференцій, 1 патенту на винахід. З них 25 робіт опубліковані у провідних фахових наукових виданнях по геологічним наукам і 14 - у фахових виданнях по технічним і економічним наукам.

       Структура дисертації. Дисертація складається із вступу, шести розділів, висновків і списку використаних джерел. Повний обсяг дисертації становить 382 сторінки і містить 95 ілюстрацій, 50 таблиць та 164 найменування у списку використаних літературних джерел.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Розділ 1. Стан і перспективи розвитку залізорудної мінерально-сировинної бази України і світу. Обґрунтування напрямків, об’єктів та методів досліджень.

Світові запаси залізних руд складають 140 млрд. т, серед яких 74 млрд. т заліза. Проте розміщення залізорудних родовищ на планеті нерівномірне. Лише три країни: Україна, Росія й Австралія – володіють 46% світових запасів заліза. Ресурси цього металу в Україні найбільші у світі та становлять майже 12 млрд. т, що перевищує 16 % світових розвіданих запасів. Розробка залізорудних родовищ здійснюється у 50-ти країнах світу. Проте понад 91% світового видобутку залізної руди сконцентровано у десяти країнах. Україна посідає сьоме місце з видобутку залізної руди, виробляючи 5% світового обсягу товарної залізорудної продукції.

Світовий видобуток товарної залізної руди постійно зростає і на сьогодні перевищує 1 млрд. т/р. Статистичний аналіз розвитку залізорудної мінерально-сировинної бази України і світу на основі даних світового постачання і попиту на залізорудну продукцію на світовому ринку за останні тридцять років довів наявність певного додатного тренду з періодом 11-12,5 років і амплітудою до 110 млн. т на рік. Прогноз із застосуванням методів гармонічного аналізу, який з одного боку враховує тенденцію до зростання світового споживання залізної руди, а з іншого – періодичність цього процесу, дозволяє передбачити поступове зростання споживання залізної руди у світі, рівень якого у 2010 році перевищуватиме 1010 млн. т. Аналіз структури та якісних показників залізорудної продукції доводить, що випереджаючими темпами зростатиме споживання залізних руд для якісної металургії. Незважаючи на зростання видобутку залізної руди у світі, в Україні спостерігається спад залізодобувного виробництва. У зв’язку з цим актуального значення набуває питання геолого-економічної переоцінки залізорудної мінерально-сировинної бази України.

Для визначення перспектив розвитку залізорудної мінерально-сировинної бази України була проведена її оцінка з урахуванням сучасних вимог як вітчизняних, так і закордонних металургійних підприємств до якості залізорудної продукції, а також потенційні можливості сировинної бази основних конкурентів України на світовому і передусім європейському ринках.

Оскільки 98,5% залізорудної продукції використовують для потреб чорної металургії, то вимоги до якості мінерально-сировинної бази виходять із вимог до сталі, чавуну, а також з технологічних особливостей сталеплавильного виробництва. В Україні та Східній Європі основним технологічним процесом є доменний, тому вимоги до якості залізорудної продукції орієнтовано на нього. Вимоги до якості залізорудної продукції, яка експортується до Західної Європи, вищі, оскільки визначаючою тенденцією металургійного виробництва у цьому регіоні є безпосереднє відновлення заліза в рудах, минаючи доменний процес. Про ретельність оцінки залізорудної сировини європейськими споживачами свідчать чинні світові стандарти (нині по залізних рудах їх 38). Передусім висуваються вимоги до якості вихідної мінеральної сировини – гомогенність рудного мінералу і його ізоморфна чистота. Магнетит родовищ залізистих кварцитів, особливо низьких фацій метаморфізму, містить домішки магнію, алюмінію, титану, марганцю та інших елементів, а також субмікроскопічні включення продуктів розпаду твердих розчинів або реліктових мінералів. Якісний і кількісний склад елементів–домішок у магнетиті визначається формаційною належністю руд, а також умовами осадконакопичення. 

Беручи до уваги вищезазначене, було проаналізовано мінерально-сировинну базу та залізорудну продукцію гірничодобувних підприємств України і світу, які розробляють родовища залізистих кварцитів. Аналіз довів, що за вмістом заліза Українські гірничодобувні підприємства дещо поступаються закордонним гірничопромисловим компаніям (рис. 1). Найякіснішою продукцією характеризуються Швецькі гірничодобувні підприємства Greensberg і Malmberget, які розробляють родовища залізисто-кременистих формацій, що залягають в суперкрустальних породах сфекофенського віку (найдревнішої частини докембрію). Майже до кінця XIX віку виконувалися роботи на родовищах Центральної Швеції, породи яких характеризувалися досить низьким вмістом фосфору (0.007-0.03%) і сірки (0.001-0.1%). Нині  розробляються родовища Північної Швеції, де залізисто-кременисті формації утворюють смугу завширшки 100 км.

Рис. 1. Якість залізорудної мінерально-сировинної бази гірничодобувних підприємств України і світу.

Друге місце за вмістом заліза посідають залізодобувні підприємства Росії, які розробляють Лебединське і Костомукшське родовища. Взагалі в Росії розробляються 26 залізорудних родовищ. Проте їх розташування досить нерівномірне і сконцентроване переважно в 4 регіонах – Північно-Західному, Центральночорноземному, Уральському та Сибірському. Обсяги видобутку скорочуються. Якщо в 1990 р. потужності по видобутку сирої руди і виробництва товарної продукції становили відповідно 263,9 і 107,9 млн. т, то за останні роки виробництво скоротилося до 70-74 млн. т. На сьогодні дві третини потужностей із видобутку залізної труди розміщуються в Центральночорноземному і Північно-Західному регіонах, де сконцентровано 32% потужностей чорної металургії. На Уралі та в Сибіру міститься 33% потужностей залізорудних підприємств і 68 % потужностей металургії. Внаслідок цього на Урал щорічно завозиться 55% залізорудної сировини з інших регіонів Росії і Казахстану. Значна частина залізорудних підприємств Уралу і Казахстану незадовільно забезпечені запасами залізорудної сировини і в найближчій перспективі ці регіони можуть залишитися без власної бази. Без освоєння нових родовищ в Алтайському краї, КМА та низці інших регіонів, для чого потрібні значні інвестиції, Росія із країни експортера залізорудної сировини перетвориться в імпортера.

Понад 60% світового експорту якісної залізорудної продукції припадає на Бразилію і Австралію. Залізодобувні підприємства цих країн дедалі більше завойовують ринок залізорудної продукції, у тому числі і європейський, витісняючи українські підприємства. У Бразилії працюють 12 залізорудних підприємств, найбільшим з яких є компанія CVRD, яка експлуатує родовища району Мінас Жераис. Найбагатші родовища належать до світи Ітабіра серії Мінас віком 1 млрд. років. Основна залізиста формація (Гаує Ітабіра) складена гематитовими кварцитами. Перспективні залізорудні родовища розвідані в штатах Баия, Ампа, Пара, Мату-Гросу із загальними розвіданими запасами 7600 млрд. т. Запаси руди в гірничих відводах підприємств і резервних ділянках родовищ, що розробляються, складають 22,3 млрд. т.

В Австралії залізорудна продукція виробляється на 13-ти підприємствах, які розробляють родовища залізисто-кременистих формацій докембрійських блоків Йілгарн, Пілбара і басейну Хамерслі. Із загального обсягу видобутку 97% припадає на залізорудну провінцію Хамерслі на півночі штату Західна Австралія. Басейн завширшки 250 км, завдовжки 500 км. Потужність залізисто-кременистої формації становить 1145 м. Запаси руди, яка вміщує понад 50% заліза, перевищують 20 млрд. т, із яких більше половини складають гематит-гетитові руди із вмістом заліза 58-65%. В залізорудній провінції Хамерслі розробляють чотири основних типи залізних руд. Тверда масивна гематитова руда містить (%): FeO – 64-69, P<0.05, SiO2 <1. Смугасті гематит-гетитові руди із вмістом (%): заліза – 58-64, P – 0.1%, SiO2 – до 3%. Конгломератові руди вирізняються уламками масивного твердого гематиту, зцементованого крихким лімонітом і гетитом. Пізоліт-лімонітові руди складені гематитом, магнетитом, гетитом та лімонітом. Вміст FeO – 50-60%. На п’яти гірничо-збагачувальних підприємствах компанії Хамерслі виробляється 57,5 млн. т. товарної руди, Mount Tom Price  – 56 млн. т сирої руди і 22 млн. т товарної руди, Paraburdoo і Channar, відповідно, 45 та 21 млн. т за рік. На підприємствах компанії ВНР виробляють до 50 млн. т товарної руди, а в компанії Roby River – 28 млн. т.

Запаси залізних руд в Індії складають біля 13 млрд. т. З них високосортні руди з вмістом заліза 65% становлять 10%. Середньосортної руди із вмістом заліза 62-65% – 33%, понад 55% – руди з меншим вмістом заліза. Переважна більшість запасів розміщується в Сінгбумському районі штату Біхар, а також в навколишніх дільницях штатів Орісса, районах Драг, Райпур і Бастар штату Мадх’я-Прадеш, на території Гоа і в Майсурі. Загальна потужність залізорудного розрізу – 2000-2500 м. Руду добувають на 22-х залізорудних підприємствах. Основні компанії з виробництва товарної продукції – Мадх’я-Прадеш (18 млн. т.), Гоа (15,5 млн. т.), Біхар (13,3 млн. т.), Карнатака (13 млн. т.), Орісса (9,1 млн. т). Вміст Fe у вихідній руді становить 66-68%, P – 0.006-0.12, S<0.05%.

Розвиток залізорудної мінерально-сировинної бази Китаю відстає від потреб чорної металургії країни. Тому Китай постійно імпортує залізорудну сировину. Протягом 1985–1990 рр. обсяг знизився з 47 до 7,5 %, а за 1990-ті роки зріс із 14 до 55 млн. т, що становить 18% від потреби в залізорудній сировині. Китай має великі запаси залізної руди, які, за оцінками експертів, перевищують 55 млрд. т. Із них балансові – до 16-17%. Родовища вирізняються переважно бідними рудами із вмістом заліза до 30%. Запаси багатих руд із низьким вмістом сірки незначні. Руди підлягають збагаченню, вміст заліза в концентраті в середньому 62%, іноді сягає 65-68%. Низький вміст заліза в руді, складні гірничо-геологічні умови та слаборозвинута інфраструктура в місцях розміщення родовищ – все це робить їх непривабливими для інвестицій, у тому числі іноземних, що і є основною причиною низьких темпів розвитку залізорудних підприємств. Основні імпортери залізної руди в Китай – Австралія та Індія.

       В Україні працюють десять гірничодобувних підприємств, які розробляють залізорудні родовища. З них шість гірничо-збагачувальних комбінатів, що розробляють родовища залізистих кварцитів і чотири рудники з видобутку багатих залізних руд. Особливістю залізорудної мінерально-сировинної бази України є штучно низька якість і гірші умови розробки порівняно з аналогами у країнах із ринковою економікою. Так, практично ніде у світі залізна руда не добувається з таких глибин, як в Україні. Баланс запасів переобтяжений нерентабельними в найближчому майбутньому ресурсами і його переоцінка за ринковими критеріями призведе до зменшення його абсолютної величини розвіданих запасів. Незважаючи на те, що виконані дослідження і попередні оцінки вказують наявність значних можливостей приросту прогнозних ресурсів залізних руд у межах Криворізько-Кременчуцької, Білоцерківсько-Одеської, Горіхово-Павлоградської та Центрально-Приазовської  металогенічних зон, будівництво нових підприємств для добування та переробки залізних руд потребує чималих коштів і за сучасного економічного стану країни неможливе. За теперішніх умов доцільніше спрямувати геологічні дослідження на суттєве поліпшення наявної мінерально-сировинної бази, її розширення і довивчення з нових позицій, орієнтуючись передусім на сучасні вимоги ринку.

Розділ 2. Геологічна будова промислових залізорудних родовищ Українського щита у світлі новітніх даних комплексного картування.

Геологічною основою для визначення економічної цінності промислових запасів залізорудних родовищ в докембрійських залізисто-кременистих формаціях явились роботи Я.М. Бєлєвцева (1953, 1975, 1976,  1989, 1990 та ін.), Р.Я. Бєлєвцева (1974, 2000), О.Б. Боброва (1994), Є.Б. Глеваського (1970, 1984, 1986, 1988, 2002), Л.С. Галецького (1984, 1986, 1996), О.Д. Додатко (1987, 1985), В.Д. Євтєхова (1978, 1986) Б.О. Занкевича (1986, 1996, 2002), Г.І. Каляєва (1965, 1972,  1984, 1988), А.І. Каталенця  (1989, 1990, 1996), В.Б. Коваля (1978, 1990, 2002), Є. О. Куліша (1987), М.М. Коржнева (1992, 1993), В. М. Кравченко (1976, 1980, 1986), Є.М. Лазько 1987, 1988, 1990), Ю.П. Мельника (1973), О.В. Орлінської (1997, 1999, 2001), І.С. Паранько (1988, 1990, 1991), Б.І. Пирогова (1969, 1973, 1983, 1989), К.Ф. Тяпкіна (1966, 1982, 1983, 1986), М.І. Черновського (1963, 1975, 1989, 1986), М. О. Ярощук (1971, 1974, 1975,1986, 1983, 2002), Г.М. Яценко (1984, 1987, 1988,1990) та ін., в яких висвітлені регіональні питання тектоніки, стратиграфії, мінералогії, геохімії, рудоутворення.

Поряд з зазначеними роботами були використані результати структурно-геологічного і мінералого-технологічного картувань, виконаних за участю автора з 1994 по 2002 рр. Для визначення кількісних показників зруденіння автором були використані методи варіаційної статистики та геостатистичний аналіз. Аналіз варіограм свідчить, що в загальній мінливості параметрів рудних покладів домінує випадкова складова. До того ж її частка при зменшенні густоти спостережень (сітки розвідувальних свердловин або інтервалів виробування) різко (у 2-3 рази) зростає і практично сягає рівня загальної мінливості. Тому, враховуючи незначну частку закономірної мінливості параметрів рудних покладів, використовувалась, переважно, величина загальної мінливості руд. 

Головні геологічні фактори, що визначають методику геолого-економічної оцінки промислових запасів залізорудних родовищ є:

– складність геологічної структури, від якої залежать розміри, мінливість морфометричних показників рудних покладів і витриманість їх елементів залягання;

– складність внутрішньої будови рудних покладів, яка в свою чергу залежить від кількості, форми, розмірів і просторового розміщення покладів різних за складом і технологічними властивостями різновидів залізистих кварцитів і вміщуючих порід (некондиційних залізистих кварцитів, сланців та інших порід);

– мінливість складу і технологічних властивостей різновидів руд.

Аналіз узагальнених показників складності родовищ і внутрішньої будови рудних покладів (довжина рудних покладів, які складені одним різновидом залізистих кварцитів і мають витримані елементи залягання, мінливість потужності рудних покладів, вміст внутрішньорудних некондиційних включень) дозволяє зробити наступні висновки.

1. Досліджені родовища залізистих кварцитів однотипні за ступенем неоднорідності складу продуктивних товщ. Різновиди залізистих кварцитів утворюють витримані за потужністю видовжені по простяганню пачки, які простежуються по всьому або значній частині простягання родовища і які займають певне місце в стратиграфічному розрізі продуктивної товщі, повторюючи складчасті прогини або зміщення останніх по розривним порушенням.

2. Ступінь переривчастості продуктивних товщ більшості родовищ незначна (коефіцієнт переривчастості 2-17%). Виключенням є Тернівське родовище, для якого цей показник складає 28 %. Для родовищ Інгулецької антикліналі, Глеєватського, Інгулецького характерною є присутність некондиційних включень у вигляді витриманих за потужністю і простяганням пачок некондиційних залізистих кварцитів і сланців, що суттєво не ускладнює внутрішню будову продуктивних товщ. В межах Тернівського родовища внутрішньорудні включення некондиційних залізистих кварцитів і сланців різко ускладнюють будову продуктивної товщі у зв’язку із значною їх кількістю, непостійністю розмірів і незакономірним розподілом по окремим тектонічним блокам.

3. Складність внутрішньої будови продуктивних товщ досліджених родовищ визначається, переважно, їх тектонічною структурою. Родовища і ділянки родовищ з простою структурою характеризуються також простою внутрішньою будовою продуктивних товщ. Ускладнення структури родовищ внаслідок прояву плікативних і диз’юнктивних порушень обумовлює ускладнення внутрішньої будови продуктивних товщ, оскільки контури рудних тіл, складених різними мінеральними відмінами руд, повторюють складчасті вигини або зміщення всієї товщі по розривах. Цей висновок  підтверджується розмірами елементарних геологічних блоків, що складені одним різновидом руди і мають витримані елементи залягання: максимальні їх значення зафіксовані для родовищ моноклінального структурного типу (Глеєватське, Горішні-Плавнинське, а також для ділянок в межах крил синклінальних структур Скелеватського, Інгулецького і Валявкинського родовищ). Порівняно невеликі розміри елементарних блоків характеризують складну внутрішню будову Тернівського, південної частини Ганнівського, північної частини Валявкинського і замкових ділянок Скелеватського та Інгулецького родовищ. Розмір елементарних блоків може бути використаний як основний показник для групування родовищ залізистих кварцитів при їх геолого-економічній оцінці.

Для групування родовищ за природними факторами важливе значення має також потужність залізистих горизонтів і пачок, складених різними технологічними сортами руд. Горизонтальна потужність окремих залізистих горизонтів (пластів) або продуктивних товщ досліджених родовищ змінюється у досить широких межах. Це обумовлено проявом ізоклінальної складчастості різних порядків різною інтенсивністю диз’юнктивної тектоніки, а також зміною фаціальних умов осадконакопичення. Проте мінливість потужності рудних покладів має, переважно, еволюційний і закономірний характер, що дозволяє проводити вірогідну інтерполяцію і кореляцію між розрізами, які відстоять однин від одного на десятки і навіть на сотні метрів. Для відносно малопотужних залізистих пластів середньоквадратичне відхилення потужності змінюється в межах 15-30 м. У відповідності з цим, коефіцієнт варіації потужності залізистих пластів дорівнює 20-30%. Для родовищ з потужністю рудних пластів до 400-600 м властиве збільшення величини її середньоквадратичного відхилення до 100 м і більше. Згладжені за допомогою кубічних сплайнів величини коефіцієнтів варіації потужностей мають низькі значення (1-3%) і не перевищують 5%, що свідчить про різке домінування закономірної частки мінливості потужності рудних покладів над випадковою. Тому потужність продуктивних товщ залізорудних родовищ слід розглядати як один із витриманих показників. Додатковим підтвердженням цього є високі значення довжини півхвилі закономірних коливань, що змінюються від 160 до 300 м. За мінливістю загальної потужності залізорудних пластів досліджені родовища практично не відрізняються між собою.

Таким чином, найбільш суттєво залізорудні родовища відрізняються між собою за складністю геологічної структури і, як наслідок, за складністю внутрішньої будови рудних покладів. Ці критерії є провідними  при геолого-економічній оцінці залізорудних родовищ.    

Розділ 3. Геологічні фактори, що обумовлюють економічну цінність промислових запасів залізорудних родовищ в докембрійських залізисто-кременистих формаціях Українського щита.

Освоєння родовищ корисних копалин в умовах конкурентної економіки вимагає чіткого визначення поняття якості надр, проте критерії, за якими встановлюється ця категорія, суперечливі. Визначення показників, за якими можна порівнювати “якість родовищ”, є актуальним як для геолого-економічної оцінки запасів так і для визначення диференційованого податку на надра, який сплачують гірничодобувні підприємства України. У поточний час він однаковий, незважаючи на “якість надр”. Проте є очевидним, що одні підприємства мають більш сприятливі гірничо-геологічні умови видобутку і збагачення руд, інші –  менш сприятливі. До того ж геологічні чинники значною мірою обумовлюють рентабельність гірничодобувних підприємств і конкурентноздатність їх продукції. Зазначене обумовлює доцільність диференційованого податку на надра. Але для його впровадження необхідно визначити головні геологічні чинники економічної цінності промислових запасів залізорудних родовищ і дати кількісну оцінку поняттю “якість надр”.

Для дослідження структури геологічних факторів, які визначають економічну цінність промислових запасів, були проаналізовані геологічні і техніко-економічні показники залізорудних родовищ гірничодобувних підприємств України за весь період їх експлуатації. Для родовищ залізистих кварцитів (які складають понад 80% промислових залізорудних запасів) цей період склав понад тридцять років. Передусім були проаналізовані ті параметри промислових запасів, які залежать від природних умов родовищ і впливають на техніко-економічні показники гірничодобувних підприємств (рис. 2). Це гірничо-геологічні умови родовищ (коефіцієнт розкриття, фізико-механічні властивості порід, гідрогеологічні умови) і технологічні властивості корисних копалин (вміст корисного компонента в руді та концентраті, вихід і вилучення  концентрату при збагаченні мінеральної сировини).

Для визначення кількісних показників залежності рентабельності підприємств від геологічних чинників  був застосований апарат регресійного аналізу. Аналізу підлягали тридцять різних показників (загальні запаси руди у родовищах, середній вміст заліза в руді – α, вміст заліза у концентраті – β, вихід концентрату – γ, вилучення заліза до концентрату – ε, коефіцієнт розкриття, річний видобуток руди, обсяги виробництва концентрату, собівартість видобутку та переробки руди та ін.) за весь період роботи гірничо-збагачувальних комбінатів України, що експлуатують родовища залізистих кварцитів Криворізько-Кременчуцького залізорудного поясу: Інгулецького, Південного, Новокриворізького, Центрального, Північного та Полтавського. В результаті такого аналізу виявилось, що на рентабельність розробки родовищ і збагачення мінеральної сировини впливають передусім мінералого-технологічні властивості корисних копалин. Коефіцієнт множинної кореляції  між рентабельністю підприємств і технологічними показниками залізистих кварцитів дорівнює r=0.8. Рівняння залежності має вигляд: Рентабельність=1.45α-0.66β-2.4γ+2.23ε-0.96. Цією залежністю пояснюється понад 64% мінливості рентабельності гірничодобувних підприємств.

Коефіцієнт множинної кореляції між рентабельністю та показниками, що характеризують гірничо-геологічні умови розробки родовищ (коефіцієнтом розкриття – Кр, масштабом родовища – М та узагальненою характеристикою фізико-механічних властивостей гірських порід – виходом гірської маси з одного погонного метра свердловини – Квих) становить r=0.62,  що пояснює понад 30% мінливості рентабельності на гірничодобувних підприємствах. Залежність рентабельності розробки родовищ залізистих кварцитів від гірничо-геологічних умов має вигляд Рентабельність=0.399Квих+0.355М -0.25 Кр. Встановлені залежності, по-перше, характеризуються досить високим ступенем надійності, оскільки базуються на фактичних даних від стадії попередньої розвідки до практично повного відпрацювання промислових запасів. По-друге, встановлені залежності мають високий ступінь стійкості впродовж всього періоду геологічних досліджень, незалежно від зміни технологічних режимів відпрацювання родовищ, економічної і політичної ситуації, кон’юнктури ринку та ін. (тобто від дії економічних, політичних, технічних і технологічних факторів).            

Визначальними факторами економічної цінності промислових запасів залізних руд є мінералого-технологічні властивості мінеральної сировини: вміст заліза, пов’язаного з магнетитом в концентраті, вилучення заліза в концентрат і вихід концентрату (коефіцієнт кореляції з рентабельністю – 0.8) та гірничо-геологічні параметри родовищ (загальна структура родовища, морфологія рудних покладів, фізико-механічні властивості руд (коефіцієнт кореляції з рентабельністю – 0.62).

Встановлені показники визначають “якість надр” і саме їх необхідно враховувати при порівняльній геолого-економічній оцінці запасів і визначенні диференційованого податку на надра.

Розділ 4. Вплив похибок визначення геологічних параметрів залізорудних родовищ при розвідці і експлуатації на економічні показники підприємств гірничодобувної  галузі України.

Геолого-економічна оцінка залізорудних родовищ повинна базуватись на досить повних і вірогідних геологічних матеріалах. Але геологічна інформація про параметри родовищ на будь-якій стадії розвідки та експлуатації характеризується певною часткою ймовірності та містить різноманітні за знаком і величиною похибки. Це є наслідком, по-перше, природної мінливості властивостей і параметрів родовищ (рудних покладів), а по-друге – обмеженої кількості точок безпосереднього їх спостереження, що складають незначну частину обсягів геологічних об’єктів. Проте імовірнісний характер геологічної інформації як правило не враховується при геолого-економічній оцінці родовищ. Це призводить до того, що при експлуатації родовищ геологічні показники не підтверджуються. Як наслідок, не виконуються передбачені проектом показники по обсягам видобутку і переробки мінеральної сировини, її якості і складу, що в свою чергу погіршує економічні показники гірничодобувних підприємств і призводить до економічних збитків.

Аналіз особливостей геологічної будови залізорудних родовищ показує, що похибки у визначенні параметрів промислових запасів визначаються, переважно, ступенем мінливості геологічних показників у просторі. Для кількісної оцінки ступеня мінливості показників рудних покладів були використані звичайний (не згладжений) коефіцієнт варіації, згладжений коефіцієнт варіації і варіограми. Мінливість параметрів залізорудних родовищ в свою чергу залежить від складності внутрішньої будови родовищ: розвитку багатопорядкової складчастості і розривних порушень та ін. За даними геолого-структурного картування залізорудних родовищ, проведеного автором, похибки детальної розвідки у визначенні контактів рудних покладів досягають 100 метрів, складаючи в середньому близько 10 м (рис.2).

Зрозуміло, що з підвищенням щільності сітки розвідувальних свердловин точніше апроксимується форма рудного покладу і зменшується ймовірність додаткових витрат на розкриття і переробку руди, спричинених непідтвердженням геологічних показників (контактів рудних тіл з вміщуючими породами або контактів різних технологічних типів руд, які потребують селективного видобутку і переробки). Але буріння свердловин у поточний час має дуже високу вартість. В разі постійного згущення сітки розвідувальних свердловин витрати на їх буріння можуть зрівнятись і навіть перевищити витрати на додаткове розкриття рудних покладів і переробку руд, що обумовлені похибкою визначення геологічних параметрів родовищ. Тому вибір економічно доцільного рівня похибки геологічних показників є дуже важливим чинником економічної цінності промислових запасів.

Рис. 2. Структура східної частини Скелеватського родовища, яка побудована за даними детальної розвідки (пунктир) і за даними експлуатації (суцільні лінії).

Загальні збитки гірничодобувних підприємств внаслідок похибок у визначенні геологічних показників складаються зі:

– збитків від похибок у підрахунку запасів руди по експлуатаційним горизонтам, типам і різновидам руд;

– збитків від похибок у визначенні контурів тіл кондиційних руд, а також їх типів і різновидів;

– збитків у прогнозуванні технологічних показників руд по їх типам і різновидам (вміст заліза в концентраті, вихід концентрату, вилучення заліза до концентрату тощо).

       Проведений теоретичний аналіз економічних збитків залізодобувних підприємств України, що виникають внаслідок похибок у визначенні геологічних параметрів родовищ дозволив винайти оптимальний рівень точності геологічних показників при геолого-економічній оцінці промислових запасів. Основною методологічною  передумовою оптимізації є імовірнісний характер вихідної геологічної інформації. Економічно доцільний рівень точності геологічних показників визначається співставленням витрат на їх уточнення з можливими збитками гірничодобувних підприємств, які виникають внаслідок похибок. Оптимальний рівень похибок загальних запасів руди в родовищі, запасів окремих технологічних типів і сортів руд, якісних показників мінеральної сировини і технологічних її властивостей розраховується за умов мінімізації сумарних витрат на їх уточнення і збитків, які зазнають гірничодобувні підприємства внаслідок цих похибок при експлуатації родовищ (рис.3).

Рис. 3. Визначення економічно доцільного ступеня вірогідності геологічної інформації.

Σ - залежність рівня експлуатаційних збитків від сумарної похибки у визначенні якісних та кількісних показників промислових запасів.

Економічно недоцільним є як занадто підвищений рівень точності геологічних показників, так і занижений. У першому випадку не компенсуються витрати на геологічні дослідження, у другому – низький рівень вірогідності геологічних показників призводить до збільшення експлуатаційних збитків гірничодобувних підприємств. Економічно доцільний (оптимальний) рівень точності геологічної інформації повинен встановлюватись окремо для кожного родовища (навіть в межах одного генетичного типу) і базуватись на встановлених закономірностях похибок геологічних показників від обсягів геологічних досліджень та залежностях експлуатаційних збитків від рівня точності геологічної інформації.

Економічно доцільний рівень точності геологічних показників змінюється для окремих родовищ в досить широких межах і залежить насамперед від складності геологічної будови рудних покладів.

Розділ 5. Вірогідність визначення параметрів промислових запасів залізорудних родовищ докембрійських залізисто-кременистих формацій Українського щита при розвідці і експлуатації.

У попередньому розділі було наведене теоретичне обґрунтування впливу похибок у визначенні геологічних параметрів залізорудних родовищ на експлуатаційні збитки залізовидобувних підприємств. Були виведені емпіричні залежності між відносним рівнем похибок геологічної інформації і ступенем економічних збитків. У даному розділі теоретично обґрунтовуються і перевіряються експериментально величини похибок у визначенні геологічних показників родовищ на різних стадіях розвідки і експлуатації. Застосована оригінальна методологія автора визначення ступеня вірогідності вихідної геологічної інформації, що використовується при експлуатації родовищ. Проводилися експериментальні дослідження по співставленню даних розвідки і експлуатації. Розроблена методика урахування похибок геологічних даних при експлуатації родовищ.

За основу визначення вірогідності геологічних параметрів залізорудних родовищ було прийняте співставлення даних розвідки і експлуатації. Вибір цього методу обумовлений тим, що залізорудні родовища України мають тривалий термін експлуатації. За цей час накопичився величезний фактичний матеріал, який дозволяє з великою часткою вірогідності визначити рівень похибок вихідної геологічної інформації. За допомогою цього методу можна визначити повноту і вірогідність усіх матеріалів, що були отримані раніше при розвідці, включаючи матеріали про геологічну будову, розміри, форму і склад рудних покладів, умови залягання, кількісні і якісні властивості корисних копалин та ін. Відомі аналітичні методи визначення вірогідності геологічних даних (математичної статистики, розрідження, геолого-математичного моделювання, геостатистики та ін.) дозволяють приблизно оцінити похибки деяких параметрів, тому вони використовувались як допоміжні.

В результаті виконаних теоретичних узагальнень і нових даних, що отримані при зіставленні результатів розвідки і експлуатації залізорудних родовищ, одержані наступні основні висновки і результати.

Геологічна інформація про залізорудні родовища, що була отримана на будь-якій стадії їх розвідки і експлуатації є приблизною, імовірною, містить різні за своїм характером, величиною і знаком похибки. При геолого-економічній оцінці родовищ повинна проводитись оцінка її достовірності, яку необхідно враховувати при використанні інформації при проектуванні, плануванні і веденні гірничо-експлуатаційних робіт.

Спосіб оцінки достовірності геологорозвідувальної інформації, який застосовувався, як раніше (що базується на класифікації розвіданих запасів корисних копалин за категоріями розвіданості А, В, С1 та С2), так і введений з 5 травня 1997 р (з розподілом на класи міжнародного трипорядкового цифрового коду), є наближеним, якісним, оскільки уявлення про категорії запасів не мають будь-яких чисельних, кількісних характеристик можливих відхилень геологорозвідувальних даних від їх істинних значень. Це призводить до того, що геологічні показники використовуються як абсолютно точні, однозначні, внаслідок чого виникають похибки при експлуатації залізорудних родовищ,  недостатньо обґрунтовуються проектні рішення і, як наслідок, знижується повнота і ефективність використання надр.

Для забезпечення виконання проектних показників, що встановлюються при проектуванні залізорудних підприємств на основі неточної вихідної геологічної інформації, необхідно передбачати в них певний резерв (змінюючи їх в бік погіршення проектних показників). Доцільна величина резерву відповідає мінімуму затрат на його створення і експлуатацію в сумі з експлуатаційними збитками при невиконанні залізодобувним підприємством проектних завдань. Для визначення доцільної величини резерву необхідно заздалегідь встановити для родовища по-перше  величину і імовірність похибок вихідних геологорозвідувальних даних, по-друге витрати по створенню і експлуатації резерву різної величини. Остання з вказаних залежностей повинна визначатись шляхом поваріантних розрахунків основних техніко-економічних показників на основі імовірної вихідної геологічної інформації.

Виконані дослідження показали наявність суттєвих систематичних розходжень розрахункових показників якості мінеральної сировини від експериментальних, які перевищують 2,4%. Впровадження запропонованої методики дозволяє збільшити вірогідність прогнозу якісних показників родовищ залізистих кварцитів до 0,4%. Методика реалізована у вигляді програмного продукту, який дозволяє в автоматичному режимі прогнозувати якісні показники мінеральної сировини родовищ залізистих кварцитів.

Розділ 6. Геолого-економічна переоцінка запасів залізорудних родовищ в докембрійських залізисто-кременистих формаціях.

Одним із найвпливовіших інструментів підвищення економічної цінності промислових запасів залізорудних родовищ і якості залізорудної мінеральної сировини є оптимізація кондиційних показників, насамперед бортового вмісту заліза. Тому основним завданням дослідження було відшукання оптимальних показників бортового вмісту заліза з урахуванням геологічних особливостей родовищ. Об’єктом досліджень були промислові запаси залізних руд, що стоять на балансі гірничодобувних підприємств України. Спочатку визначався вид залежності між бортовим вмістом, запасами, середнім вмістом заліза, що пов’язане з магнетитом і заліза загального. Потім за варіантами кондицій були підраховані запаси руди, оцінка її якості (середній вміст заліза в руді і концентраті, вихід концентрату, вилучення заліза в концентрат), зміна морфології рудних тіл, коефіцієнт розкриття та ін. Оптимальний рівень бортового вмісту заліза для залізодобувних підприємств визначався співставленням ефективності використання промислових запасів.

Як показує аналіз результатів розрахунків практично на всіх залізорудних родовищах необхідно підвищувати бортовий вміст заліза, що сприятиме збільшенню вмісту заліза в концентраті, підвищенню конкурентноздатності продукції гірничодобувних підприємств України.

       Для підвищення економічної цінності промислових запасів родовищ залізистих кварцитів необхідно підвищити бортовий вміст заліза, яке пов’язане з магнетитом на різних родовищах від 1 % до 4% в залежності від складності геологічної будови. На родовищах першої групи складності бортовий вміст заліза, який забезпечуватиме найефективніше використання мінерально-сировинної бази необхідно підвищити на 1-2% відносно існуючого, на родовищах другої та третьої групи складності – на 2-3%, четвертої групи складності – на 3-4%. Це призведе до підвищення якості концентрату на 2-3%, середнього вмісту заліза в запасах на 3-6%, збільшення  виходу концентрату на 4-8%, зменшення собівартості однієї тони концентрату на 2-5 гривень, приросту чистого прибутку від відпрацювання запасів на 20-43 млн. грн.

На родовищах багатих залізних руд бортовий вміст заліза, який забезпечує найбільш високий рівень економічної цінності запасів дорівнює 50 % для рудних покладів південної частини Саксаганського рудного району та 53% для північної частини. Це призведе до збільшення масової частки заліза в балансових запасах на 2-2.7%, масової частки заліза в товарній руді на 1-2.3%, зниженню собівартості видобутку на 0.6-1.2 грн/т, підвищенню рентабельності освоєння запасів на 4.1-5.2%, збільшенню річного прибутку гірничодобувних підприємств на 7256-8340 тис. грн., збільшенню сумарного прибутку від відпрацювання всіх запасів родовищ на 61570-85876 тис. грн.

В сучасних умовах ринкових відносин (постійної зміни цін на сировину, енергетичні ресурси та ін.) існуючі кондиції балансових запасів залізорудних родовищ не дозволяють раціонально і ефективно використовувати залізорудну мінерально-сировинну базу гірничодобувних підприємств. Певний інтервал економічно ефективного відпрацювання промислових запасів постійно змінюється. Тому для геолого-економічної оцінки залізорудних родовищ доцільно диференціювати кондиційні показники, виділивши серед них підрахункові, експлуатаційні та поточні. Підрахункові кондиції є основою для затвердження розвіданих запасів родовищ. Експлуатаційні кондиції доцільно встановлювати для родовищ, що експлуатуються на обмежений термін (5-10 років), за умов сталого розвитку ринку залізорудної продукції. Поточні кондиційні параметри повинні враховувати вимоги ринку до мінеральної сировини на обмежений термін (1-2 роки) і бути оперативним інструментом для управління якісними показниками промислових запасів та видобутої сировини залізорудних родовищ.

ВИСНОВКИ

       У дисертації наведене теоретичне узагальнення і нове вирішення актуальної для України наукової проблеми, що виявляється в удосконаленні залізорудної мінерально-сировинної бази діючих гірничодобувних підприємств з метою підвищення їх економічної ефективності, якості і конкурентоспроможності залізорудної продукції на основі урахування геологічних чинників, які визначають економічну цінність промислових запасів залізорудних родовищ Українського щита.

       Головні наукові і практичні результати роботи полягають у наступному.

1. Аналіз залізорудної мінерально-сировинної бази України і світу, проведений з використанням методів статистичного моделювання і прогнозування показав, що незважаючи на лідируюче місце України за розвіданими запасами заліза, промислові запаси залізодобувних підприємств значною мірою виснажені. Проведені геолого-економічні розрахунки доводять, що незважаючи на наявність значних можливостей приросту запасів високоякісних залізних руд у межах Криворізько-Кременчуцької, Білоцерківсько-Одеської, Горіхово-Павлоградської, Центрально-Приазовської металогенічних зон, будівництво нових підприємств для добування та переробки залізних руд потребує чималих коштів і за сучасного економічного стану країни неможливе. За теперішніх умов доцільніше спрямувати геологічні дослідження на суттєве поліпшення наявної мінерально-сировинної бази, її  довивчення з нових позицій, орієнтуючись передусім на сучасні вимоги ринкової економіки.

2. Для цілей геолого-економічної оцінки промислових запасів залізорудних родовищ недостатні, ані геотектонічні та металогенічні принципи, які використовуються для районування залізисто-кременистих формацій ані адміністративно-географічні схеми районування, які використовуються в Державному балансі запасів. Розроблена нова оригінальна схема районування в якій враховувалась не тільки геологічна позиція і територіально-адміністративна приналежність родовищ, але і балансова єдність залізорудної мінерально-сировинної бази гірничодобувних підприємств дозволила істотно підвищити ефективність геолого-економічної оцінки промислових запасів. Згідно цієї схеми залізорудним басейном є значна площа поширення залізорудних формацій, що об’єднує кілька десятків родовищ, має спільну економічну інфраструктуру, що включає як видобувні, так і металургійні підприємства. Рудний район – це група просторово наближених родовищ, що приурочені до однієї, або різних тектонічних структур і які об’єднані спільними територіально-економічними зв’язками, або розробляються однотипними підприємствами. Запропонована схема позбавлена вад як геотектонічного підходу, так і адміністративно-географічного, оскільки визначальним чинником районування тут виступає геолого-економічний.

3. Визначальними чинниками складності геологічної будови залізорудних родовищ є структурна позиція, характер та масштаб тектонічних дислокацій, ступінь неоднорідності речовинного складу рудних покладів, яка зумовлює ступінь мінливості якісних та технологічних показників мінеральної сировини. Ці особливості є провідними геологічними критеріями для порівняльної геолого-економічної оцінки родовищ. Узагальнюючим кількісним показником складності структури промислових запасів та неоднорідності внутрішньої будови залізорудних родовищ є розміри елементарних геологічно-однорідних блоків, що складені одним різновидом руди і мають витримані елементи залягання. Параметри розподілу розмірів таких блоків в межах родовища дозволяють на кількісному рівні здійснювати класифікацію залізорудних родовищ для геолого-економічної оцінки запасів.

4. Теоретичне узагальнення сучасних, зокрема оригінальних, даних геологічної будови родовищ і проведені дослідження впливу геологічних чинників на комплекс економічних і технологічних показників за весь період експлуатації залізорудних родовищ Українського щита дозволили виявити головні геологічні показники, що обумовлюють економічну цінність промислових запасів залізорудних родовищ в умовах ринкової економіки і на сучасному рівні розвитку залізорудної мінерально-сировинної бази України і світу. Визначальними факторами економічної цінності промислових запасів залізовидобувних підприємств є мінералого-технологічні властивості руд (вміст заліза, пов’язаного з магнетитом в концентраті, вилучення заліза до концентрату і вихід концентрату) та гірничо-геологічні параметри родовищ (загальна структура родовища, морфологія рудних покладів, фізико-механічні властивості руд).  Зазначені показники визначають “якість надр” і саме їх необхідно враховувати при порівняльній геолого-економічній оцінці запасів і визначенні диференційованого податку на надра.

5. Економічно доцільний рівень вірогідності геологічної інформації пропонується  визначати співставленням витрат на уточнення геологічних показників з можливими експлуатаційними збитками гірничодобувних підприємств, які виникають внаслідок похибок у визначенні геологічних показників. Оптимальний рівень похибок загальних запасів руди в родовищі, запасів окремих технологічних типів і сортів руд, якісних показників мінеральної сировини і технологічних її властивостей розраховується за умов мінімізації сумарних витрат на їх уточнення і збитків, які зазнають гірничодобувні підприємства внаслідок цих похибок при експлуатації родовищ.  Економічно доцільний рівень точності геологічних показників змінюється для окремих родовищ в досить широких межах і залежить насамперед від складності геологічної будови рудних покладів.

6. Виконані дослідження показали наявність суттєвих систематичних розходжень розрахункових показників якості мінеральної сировини від експериментальних, які перевищують 2,4%. Впровадження запропонованої методики дозволяє збільшити вірогідність прогнозу якісних показників родовищ залізистих кварцитів до 0,4%. Методика реалізована у вигляді програмного продукту, який дозволяє в автоматичному режимі прогнозувати якісні показники мінеральної сировини родовищ залізистих кварцитів.

7. Аналіз відповідності залізорудної мінерально-сировинної бази гірничодобувних підприємств України сучасним вимогам ринку та переоцінка промислових запасів залізорудних родовищ з застосуванням аналітичних методів і методу варіантів довели, що існуючі кондиції для підрахунку балансових запасів залізних руд не відповідають вимогам раціонального використання надр в умовах ринкової економіки. Вони не забезпечують виробництво конкурентноздатної товарної продукції і ефективну роботу залізодобувних підприємств. Для підвищення економічної цінності промислових запасів родовищ залізистих кварцитів необхідно підвищити бортовий вміст заліза, пов’язаного з магнетитом на різних родовищах від 1 % - до 4% в залежності від складності геологічної будови. На родовищах першої групи складності бортовий вміст заліза, який забезпечуватиме найефективніше використання мінерально-сировинної бази необхідно підвищити на 1-2% відносно існуючого, на родовищах другої та третьої групи складності - на 2-3%, четвертої групи складності на 3-4%.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Плотников О.В., Петрусенко І.Ю. Тріщиноутворення в залізистих кварцитах докембрія. – Кривий Ріг: вид-во Науково-дослідного гірничорудного інституту. – 1998. – 186 с.
2. Черновський М.І., Плотников О.В. Пpaктичнi методи багатовимipного статистичного аналiзу в геологiї. – К.: НМК ВО, 1992.- 116 с.
3. Черновський М.І., Плотников О.В. Статистичнi методи поpiвняння в геологii. – К.: ICДО, 1994, – 80 с.
4. Галецький Л.С., Черновський М.І., Плотников О.В., Науменко У.З. Особливості просторового розвитку складчастості в Криворізькому рудному районі // Геологічний журнал. – 1996. –  №1-2. – С.178-182.
5. Плотников А.В., Белоус А.И., Науменко У.З. Криворожско-Кременчугский глубинный разлом в структуре Криворожско-Кременчугского рудного пояса // Геол. журн. – 1996. – №3-4. – С. 52-56.
6. Плотников А.В., Черновский М.И. Структурные типы месторождений железистых кварцитов в Криворожском рудном районе // Горный журнал.– 1996. –  №9-10. – С.79-81.
7. Ахкозов Ю.Л., Плотников А.В., Панова Л.П., Химко И.В. Прогнозирование качества железорудного концентрата // Горный журнал. – 1996. – №7-8. – С.34-36.
8. Плотников А.В. Морфология и внутреннее строение разрывных нарушений в Криворожском рудном районе // Проблемы горно-добывающей промышленности металлургического комплекса Украины: Сб. научн. тр. – Кривой Рог: НИГРИ. – 1997. – С. 156-163.
9. Плотников А.В. Структуры месторождений железисто-кремнистых формаций Криворожско-Кременчугского рудного пояса // Проблемы горно-добывающей промышленности металлургического комплекса Украины: Сб. научн. тр. – Кривой Рог: НИГРИ. – 1997. – С. 163-167. 
10. Близнюков В.Г., Плотников А.В. Структурно-тектонические проблемы взрывной отбойки горных пород горячельющимися взрывчатыми веществами // Металлургическая и горнорудная промышленность. – №1, 1998. – С. 67-70.
11. Близнюков В.Г., Кузьменко О.Б., Плотников О.В. Гірничо-геологічні фактори рентабельності гірничозбагачувальних комбінатів України // Металлургическая и горнорудная промышленность. – 1998. – №3.– С. 107-109.
12. Близнюков В.Г., Плотников А.В. Структурно-тектонические критерии локализации попутных полезных ископаемых на месторождениях докембрийских железистых кварцитов // Сб. научн. трудов Национальной горной академии Украины. – Днепропетровск: РИК НГА Украины, №3. – 1998. – С. 232-236.
13. Петрусенко И.Ю., Плотников А.В. Региональные и локальные поля тектонических напряжений в Криворожском рудном районе // Геотехническая механика. – 1998. –  №9. –  с.71-76.
14. Азарян А.А., Близнюков В.Г., Плотников А.В. Прогнозирование качества железорудного концентрата при разработке месторождений докембрийских железистых кварцитов // Оперативный контроль и управление качеством минерального сырья при добыче и переработке.– Ялта: Мира. – 1999.- С. 117-121.
15. Близнюков В.Г., Плотников А.В. Перспективы попутной добычи алмазного сырья в Кривбассе  // Горн. журн. – №5 . – 1999. –  С. 20-22.
16. Плотников О.В., Петрусенко І.Ю., Вейцель В.М. Геолого-економічна оцінка родовищ залізистих кварцитів при визначенні податку на надра // Научные аспекты повышения эффективности горнорудного производства: Сб. научн. тр. – Кривой Рог: НИГРИ, 1999. – С.-21-30.
17. Плотников А.В., Петрусенко И.Ю., Грицай Е.Ю., Чуприй С.В. Принципы и методы создания цифровых геолого-структурных и минералого-технологических моделей месторождений железистых кварцитов // Проблемы научного обеспечения горнопромышленного комплекса Украины на пороге XXI века: Сб. научн. тр. ГНИГРИ. – Кривой Рог: ГНИГРИ, 2001.- С. 209-214.
18. Сонько С.П., Плотников О.В., Марченко Ю.В. Перспективи експорту залізорудної продукції гірничопромислового комплексу України на європейський ринок // Соціально-економічні дослідження в перехідний період. – Вип. XXIX. – Том. 2. – Львів-Луцьк. – 2001. – с. 28-32.
19. Плотников О.В., Петрусенко І.Ю. Геотектонічні проблеми розробки родовищ залізистих кварцитів в Криворізькому рудному районі // Мінеральні ресурси України. – 2000. – №3. – С. 22-24.
20. Плотников О.В., Паранько І.С., Собко О.В., Гладкіх В.І. Знахідка палагоніту та муасаніту в породах Первомайського родовища Кривбасу // Геолого-мінералогічний вісник. – 2000. – №1-2. – С. 113-117.
21. Коваль В.Б., Плотников А.В., Петрусенко И.Ю. О перспективах выявления в Криворожско-Кременчугском железорудном поясе месторождений в карбонатитах, кимберлитах, лампроитах // Геохімія та екологія: Зб. наук. пр. Вип. 2. – К.: ДНЦ РНС НАН та МНС України, 2000.– С. 6-19.
22. Плотников О.В., Петрусенко І.Ю. Прогнозування геологічної структури на нерозкриті дільниці при експлуатації родовищ // Геотехническая механика. – 2000.– №23. – с.146-151.
23. Плотников А.В. Структурно-тектонические и тектонофизические условия формирования месторождений железистых кварцитов в докембрии // Геотехническая механика. – 2001. –  №25. –  с.100-105.
24. Плотников О.В., Петрусенко І.Ю. Механіко-математичні і фізико-хімічні моделі тріщиноутворення в породах залізисто-кременистих формацій // Геотехническая механика. –  2001. – №26. –  с.112-117.
25. Плотников О.В. Геологічні чинники рентабельності залізовидобувних підприємств України // Мінеральні ресурси України. – 2001. – №2. – С. 16-18.
26. Плотников О.В. Стан і перспективи розвитку залізорудної мінерально-сировинної бази України і світу // Мінеральні ресурси України. – 2001.– №3. – С. 2-4.
27. Плотников О.В. Геолого-економічні критерії визначення доцільних помилок апроксимації контактів рудних покладів // Геолого-мінералогічний вісник. – 2001. – №2. – С. 28-37.
28. Плотников А.В., Петрусенко И.Ю. Применение ГИС-технологий при геолого-технологическом картировании месторождений железистых кварцитов // Сб. научн. трудов Национальной горной академии Украины. – №12. – Т.1. –  Днепропетровск: РИК НГА Украины, 2001. – 165-170.
29. Плотников А.В. Фрактальная модель определения рациональных параметров сети скважин эксплуатационной разведки на месторождениях железистых кварцитов // Науковий вісник Національної гірничої академії України. – 2001. – №5. – С. 51-52.
30. Плотников О.В. Правобережний район Українського щита – найперспективніша залізорудна мінерально-сировина база України для якісної металургії // Мінеральні ресурси України. –  2002. – №1. – С. 16-20.
31. Плотников О.В., Петрусенко І.Ю. Прогнозування якісних показників мінеральної сировини на стадії експлуатаційної розвідки родовищ залізистих кварцитів// Мінеральні ресурси України.– 2002. – №3.– С. 11-13.
32. Плотников О.В.  Геолого-генетичні і фізико-хімічні умови рудоутворення як чинники промислової цінності залізорудних родовищ докембрію. Геотехническая механика. – 2002. –  №27. – с. 102-107.
33. Плотников О.В. Визначення якості надр у зв’язку з геолого-економічною оцінкою залізорудних родовищ // Геолого-мінералогічний вісник. – 2002. - №1 (7). – С. 16-27.
34. Плотников О.В. Геоінформаційні технології підвищення вірогідності геологорозвідувальної інформації при розвідці і експлуатації залізорудних родовищ // Сб. научн. трудов Национального горного университета. – №14. – Т.2. –  Днепропетровск: РИК НГУ, 2002. – 79-86.
35. Плотников А.В., Черновский М.И. Внутреннее строение и развитие Криворожско-Кременчугского глубинного разлома // Труды Междунар. конф. “Глибинна будова літосфери та нетрадиційне використання надр Землі”.– Київ.– 1996.– С.172-173.
36. Плотников А.В. Шарьяжно-надвиговая тектоника Криворожско-Кременчугского рудного пояса// Труды Междунар. конф. “Современные проблемы шарьяжно-надвиговой тектоники”. – Уфа: Институт геологии УНЦ РАН. – 1997. – С. 57.
37. Плотников А.В., Воротеляк Г.А., Петрусенко И.Ю. Влияние трещинно-разломной тектоники месторождений на взрывную отбойку горных пород горячельющимися взрывчатыми веществами // Труды Междунар. конф.  “Проблемы гидрогеомеханики в горном деле и строительстве”.– Киев.– 1996. С. 12-15.
38. Кузьменко А.Б., Близнюков В.Г., Плотников А.В. Геологические критерии определения величины налога на недра на железорудных предприятиях Украины // Труды научно-практич. конф. “Основные направления развития горно-промышленного комплекса (ГПК) Украины в условиях перехода к рыночной экономике”. – Кривой Рог: НИГРИ, 1998. – С.39-40.
39. Плотников О.В., Петрусенко І.Ю., Чупрій С.В. Застосування геоінформаційних технологій при моделюванні геологічних структур і дослідженні закономірностей розміщення корисних копалин // Труды IV Международной научно-практической конференции “Проблемы и перспективы применения геоинформационных технологий в горном деле”. – Днепропетровск: РИК НГУ. – 2002. – С. 22-24.
40. Пат. 98126898 Україна, МПК 6F 42D  3/04. Спосіб заряджання свердловин в тріщинуватих гірничих породах: Пат. 98126898 Україна, МПК 6F 42D  3/04/ Г.А. Воротеляк, В.А. Салганік, О.В. Плотников, О.В. Кривошеєв, С.Ю. Кучер; Заявл. 25.12.200; Опубл. 12.12.2000;   Бюл.  №7-II.- 3 с.

АНОТАЦІЯ

       Плотников О.В. Геологічні чинники економічної цінності промислових запасів залізорудних родовищ в докембрійських залізисто-кременистих формаціях Українського щита. – Рукопис.

       Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора геологічних наук за спеціальностями: 04.00.11 – геологія металевих і неметалевих корисних копалин, 04.00.19 – економічна геологія. – Інститут геохімії навколишнього середовища НАН та МНС України, Київ, 2002.

       Дисертацію присвячено питанням поліпшення залізорудної мінерально-сировинної бази гірничопромислового комплексу України. В дисертації розроблено новий напрямок в геолого-економічній оцінці родовищ, який ґрунтується на концепції оптимізації геологічної інформації. Удосконалені теоретичні основи геологічного картування залізорудних родовищ із застосуванням геоінформаційних технологій і урахуванням імовірнісної природи геологічних показників. Теоретично обґрунтована кількісна оцінка складності геологічної будови родовищ. Емпірично доведені функціональні і статистичні залежності між геологічними параметрами докембрійських залізорудних родовищ і економічними показниками їх промислових запасів. Теоретично обґрунтовані принципи економічно-доцільного ступеня геологічної вивченості залізорудних родовищ. Виявлені і теоретично доведені залежності між параметрами кондицій та геолого-економічними показниками залізодобувних підприємств. Основні результати праці впроваджені при переоцінці залізорудної мінерально-сировинної бази гірничодобувних підприємств України.

Ключові слова: залізисто-кремениста формація, залізисті кварцити, залізорудні родовища, промислові запаси, геолого-економічна оцінка.