CC BY
38
--------------------------------------- © Ю.Г. Вилкул, А. С. Давидкович,
В.Н. Коробко, 2005
УДК 658.512.6
Ю.Г. Вилкул, А. С. Давидкович, В.Н. Коробко
МЕТОДЫ ВЫРАВНИВАНИЯ РАЗВИТИЯ ГОРНЫХ РАБОТ ПРИ ОТРАБОТКЕ РАЗНОСОРТНЫХ РУД
Семинар № 10
~П процессе перспективного планирова-
-О ния горных работ при наборе директивного задания необходимо учитывать множество технологических и технических факторов, что требует интерактивной разработки квартальных, годовых, двухлетних и пятилетних планов развития горных работ на карьерах. Для его реализации в Криворожском техническом университете разработана инструментальная система перспективного планирования горных работ. Она объединяет на интеллектуальном уровне задач оптимизации развития горных работ с задачами маркшейдерского и геологического обеспечения горных работ. Интерактивный подход к планированию совместно с высокой степенью автоматизации ввода и вывода графической информации позволяет непрерывно и многократно рассчитывать план горных работ, оперативно изменять требования к набору показателей плана, маркшейдерские и геологические данные и снова пересчитывать варианты плана до тех пор, пока не будет полученный нужен результат.
Особенностью планирования горных работ является перемещение объектов планирования - добычных блоков - в пространстве карьера. При этом меняется геологический состав и характеристики добычных блоков. Требования к сортности добываемых руд обуславливает неравномерные объемы добычи руды по участкам и горизонтам карьера. Как следствие, это вызывает неравномерное подвигание фронта горных работ в карьере по горизонтам. Поэтому данная автоматизированная система планирования горных работ позволяет оптимизировать не только объемные и качественные показатели добычи руды, но и управлять развитием фронта горных работ по го-
ризонтам и участкам карьера. Методика его реализации заключается в следующем.
Предварительно для планирования кроме табличной готовится графическая геологическая и маркшейдерская информация. Геометрические данные позволяют управлять под-виганием уступов в карьере с соблюдением технологических требований принятой системы разработки. Маркшейдерские данные о положении фронта горных работ на начало планирования вводятся при помощи дигитайзера или «мыши» с возможностью дальнейшего редактирования. Дигитайзер является основным средством ввода геометрических данных с планов горных работ. Это позволяет существенно изменить технологию подготовки горной геометрической информации для планирования. Затраты времени на съемку координат ожидаемого на начало планового периода положения горных работ не превышает 1-1.5 часа для карьера, имеющего 8-10 горизонтов в работе. Скорость ввода графических данных определяется скоростью обхода линий и точек на плане курсором дигитайзера. Для редактирования линий и точек используется графический редактор. При редактировании графические данные можно перемещать на плане карьера, прибавлять или изменять положения участков линий или отдельных точек (рис. 1). После ввода маркшейдерских данных добавляются геологические данные из цифровой модели месторождения. В данной системе достаточно выбрать только информацию по скважинам детальной и эксплуатационной разведки. По этим данным программные средства пакета автоматически выполняют оконтуривание границ типов руд и их сортов. Геологические данные также можно редактировать: перемещать блоки и скважины, изменять значения показателей по ним, при-
Рис. 3
бавлять данные вышележащих горизонтов при недостаточной плотности разведочной сети на отдельных горизонтах.
Для поиска решения участки развития горных работ делятся на элементарные блоки заданных размеров. Из этих элементарных блоков набирается план. Деление рабочей
Рис.1. Маркшейдерская и геологическая информация для перспективного планирования развития горных работ в карьере
Рис.2. Подготовка геометрических данныж для планирования
Рис. 3. Подсчет запасов в выделенным технологических блоках
Рис. 4. Контроль за процессом набора директивным показателей плана горных работ
Рис. 5. Контроль за процессом вывода графических данных
зоны на элементарные блоки осуществляется автоматически в направления развития фронта горных работ. Для обеспечения погрешности набора плановых заданий элемен-
тарными блоками не более 5 % экспериментально установлены их размеры в плане по сетке 25x150 м. Высота элементарных блоков определяется высотой уступа. Интерполяцией методом обратных квадратных расстояний определяются качественные характеристики руды во всех элементарных блоках (рис. 2). Основное требование к задаче подсчета запасов - высокое быстро-действие при погрешности определения запасов и их характеристик не более 5 %.
После подсчета запасов (рис. 3) формируются количественные требования к плану горных работ. По каждому показателю, который входит в систему ограничений, оперативно задаются допустимые отклонения в большую и меньшую стороны (рис. 4). Если при выполнении расчетов ограничения модели планирования несовместны, система предложит ослабить их и вторично выполнить расчет или оставить лучший сохраненный вариант как последний. После расчета варианту плана по каждому интервалу планового периода на экран выводятся набранные блоки для визуальной оценки результатов планирование.
Кроме допусков на показатели плана горных работ задаются технологические требования на развитие линии фронта горных работ. В первую очередь это ширина рабочих площадок, транспортных и предохранительных берм по каждому горизонту карьера. На каждый из них необходимо указать допустимые пределы изменения. После их определения начинается поиск решения. Диалоговое окно на рис. 4 отображает процесс решения.
В процессе набора директивного задания при включении любого элементарного блока в план проверяются его геометрические взаимосвязи с окружающими элементарными блоками как в плане, так и по высоте. В плане на положение элементарного блока накладывается ограничение на недопущение разрывов сплошности совокупности элементарных блоков. По высоте - недопущение сокращения ширины рабочей площадки или бермы более заданного допуска. Для количественной оценки используются критерии ведения горных работ в карьере на рабочей площадке заданных размеров:
N о
m гоР i n Y • (1)
X X (Bg-nLtg({Соо}гД)) ^min’ ( )
i=l g=i V ¿=1 !
и критерий выравнивания линии фронта горных работ по горизонтам карьера
т Nгор n / \2 ,
z z п((({Соо},.,^,.)-Ltg{{Coo}^,8,^)) min
t=1 g=1 i=1' s s '
(2)
где Bg , Bg - нижняя и верхняя граница значений ширины рабочей площадки на g-ом горизонте; Lg ({Coo}, ,8,) - функция вычисления средневзвешенной ширины рабочей площадки набранных в t-ом интервале
элементарных блоков по их координатам {Coo}.
81= 0,если R({Coo},,bg,{Coo}„b,g-1,8,8 = 0)є Rh и R<Bm, t=1,...,m, g=1,...,Nгор (3)
где R({Coo},, b ,{Coo}l, blg-1) - фУнкция вычисления вектора от центра і-го элементарного блока до лежащего над ним на вышележащем горизонте g-1 1-ого элементарного блока;
R h - множество всех векторов, направление
которых совпадает с направлением развития горных работ; R - скалярное значение вектора R ; BZg - допустимое сближение фронта
горных работ на смежных горизонтах, должно быть не менее бермы безопасности. Суть выражения заключается в том, чтобы принудительно сбросить признак 8 выбора в план t-го периода і-го элементарного блока в случаях, корда вектор к 1-му блоку совпадает с направлением развития горных работ, расстояние к нему меньше заданной и этот блок еще не включен в разработку ранее.
Если требования выбранной модели не выполняются, показатель эффективности варианта увеличивается на штрафную функцию, зависящую от отклонения. Если технологические или количественные ограничения несовместны, предлагается изменить данные для расчета. Процесс продолжается до получения приемлемого результата. Из-за объективно существующей неравномерности размещения руд в недрах всегда имеет место неравномерное развитие фронта горных работ по уступам и участкам карьера. Технолог должен определить сам компромисс между точностью набора плановых показателей и равномерностью фронта горных работ. Предлагаемая инструментальная система яв-
ляется хорошим помощником при выравнивании линии фронта горных работ в карьере.
После получения результата, удовлетворяющего работников технического отдела, осуществляется вывод табличных и графических данных плана развития горных работ. Разработанный план горных работ приведен на рис. 5. Как видно из рис. 5, в меню можно выбрать печать таблицы или черчение графических данных. Работа с графикой предусмотрена в режимах вывода графических данных в формате DXF, вывод на плоттер и вывод на лазерный принтер, поддерживающий язык HPGL/2. В процессе диалога можно выбрать состав информации, которая будет вычерчиваться. Для скважин детальной и эксплуатационной разведки динамично задаются состав, цвет и место надписей возле их положения на плане.
В полном объеме инструментальная система прошла испытания на медно-молибде-новом комбинате “Ерденет” при разработке годовых планов горных работ на 1996-1998 гг. Доказана работоспособность, надежность и устойчивость работы системы в разных режимах эксплуатации, допустимая точность подсчета запасов и правильность набора плановых объемов горных работ по участкам и горизонтам.
По данным участков с известными показателями установлено, что погрешность подсчета запасов меньше 2.7%, отклонения вычисленных показателей руды наблюдали в третьем - четвертом знаке. При этом ввод координат по 8
— Коротко об авторах ----------------------------
Вилкул Ю.Г. - доктор технических наук, профессор,
Давидкович А.С. - доктор технических наук, профессор,
Коробко В.Н. - доктор технических наук, профессор,
Криворожский технический университет, Украина.
горизонтам с плана 1:5000 при помощи дигитайзера занимает 15 мин, с плана 1:2000 - 48 мин. Во втором случае повышается точность ввода данных, но требуется дополнительное время на смену базы дигитайзера и перемещение плана по планшету. Выбор геологических данных занимает 5-8 мин. Построение блочной модели по всем горизонтам требует 8 мин., подсчет запасов - 7 мин, оптимизация 8-25 мин в зависимости от глубины поиска. Таким образом, пробный вариант годового плана может быть получен через 45 мин.
Обеспечение согласованного развития фронта горных работ в рабочей зоне карьера проверяли на примере карьера ЮГОК. Современная его глубина составляет 300 м, что соответствует 20-25 уступам. Наличие автомобильного и железнодорожного транспорта, пунктов перегрузки, узкие рабочие площадки усложняют задачу выравнивания фронта горных работ и требуют тщательной проработки взаимосвязанного повигания смежных уступов рабочей зоны карьера из-за необходимости жесткой привязки добычных блоков к транспортным коммуникациям. С помощью разработанных программ на основе многовариантного анализа предложено решение, которое позволило увеличить плановую добычу руды на 43 тыс. т за счет перераспределения объемов вскрыши по горизонтам карьера.
----------------------------------- ДИССЕРТАЦИИ
ТЕКУЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ЗАЩИТАХ ДИССЕРТАЦИЙ ПО ГОРНОМУ ДЕЛУ И СМЕЖНЫМ ВОПРОСАМ
Автор Название работы Специальность Ученая степень
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГОРНЫЙ ИНСТИТУТ им. Г.В. ПЛЕХАНОВА
МУРАЕВ Юрий Дмитриевич Технико-технологические особенности применения структурированных газожидких смесей при разведочном бурении 25.00.14 д.т.н.
