CC BY
44
ОТКРЫТЫЕ ГОРН
Н и >
уществует потребность в рациональных и оптимальных решениях в таких областях горного дела, как строительство и эксплуатация карьера, режим вскрышных и добычных работ, календарное планирование развития карьерного пространства. Имеется понятие порядка отработки месторождения, объединяющего вышеуказанные области и учитывающего объективные закономерности развития рабочей зоны карьера. При ведении горных работ необходимо применять такой порядок отработки месторождений, который предоставляет наибольший экономический эффект.
Развитие горных работ в современных условиях диктует необходимость все большего применения компьютерного моделирования. Этому способствует стремительный рост
производительности средств вычислительной техники, появление новейших технологий
создания прикладных программных продуктов. Поэтому разработка и создание программного обеспечения по определению параметров порядка отработки месторождений является актуальной и своевременной.
Для исследования порядка отработки месторождений нами создается серия компьютерных моделей развития открытых горных работ. Одной из первых была разработана графоаналитическая модель поперечного профиля вытянутого в плане месторождения высотного типа. Она была необходима для вычисления слоевых и нарастающих
объемов вскрыши, руды и горной массы при отработке нагорного карьера. Графоаналитическая модель была переведена в ранг компьютерной модели.
В основе этой модели лежат структурные элементы, которые представляют собой геологические и технологические объекты. К ним относятся: рельеф в виде выдержанного косогора, кровля и почва залежи полезного ископаемого, рабочие и нерабочие борта карьера, крутые и пологие участки (или ступени) бортов карьера и др. Структурные элементы связаны между собой выведенными аналитическими формулами.
Профили модели разбиты на несколько характерных зон по признаку величины производственной мощности карьера: зона выемки производства горно-капитальных работ; зона ввода карьера в эксплуатацию и наращивания мощности карьера по добыче руды; зона выхода карьера на максимальную мощность; зона постепенного убывания мощности и затухания горных работ.
Данная компьютерная модель была усовершенствована в отношении создания более мощных алгоритмов. Получена возможность расчета параметров нескольких вариантов порядка отработки нагорных и равнинных месторождений. Была выведена специальная формула (1), на основе которой удалось создать процедуру расчета площадей фигур со сложными контурами, позволяющую настраивать скорость вычислений и точность расчетов.
В/„ = -
. вії р-а,) + н 2 Бігаг,
вії р- а2 )
+... + 22н
]=11=1
вії Р-у )
(1)
угол на-
где Вп - длина линейного элемента; у клона линейного элемента.
На рис. 1 показаны пояснения к формуле (1).
2
Пусть имеется некоторая фигура, состоящая из трех смежных зон, разделенных пунктирными линями. Эти зоны имеют свои параметры: для зоны 1 - высота Н\ и угол С, для зоны 2 - высота Н2 и угол С2, для зоны 3 - высота Н3 и угол С3.. Общий угол для зон 1, 2 и 3 - угол [. Путем перемещения линейного элемента от зоны к зоне по фигуре со сложным контуром можно определять суммированием ее площадь.
Для горно-геометрического анализа карьерного поля создан блок процедур расчета календарного распределения слоевых и нарастающих объемов вскрыши, руд и горной массы в пределах фигур любой конфигурации, т.е. с возможной привязкой к любым реально действующим горным объектам. В качестве выходной функции в модели реализована возможность проведения экономического анализа карьера с упрощенными контурами.
В качестве изменяющихся переменных в модели приняты такие параметры и показатели, как угол наклона косогора, углы падения залежи, ее мощность, углы наклона рабочих и нерабочих бортов нагорного карьера, высоты и углы крутых и пологих участков бортов, скорость подвигания фронта горных работ, граничный коэффициент вскрыши, ценность руды, себестоимости руды и вскрыши, нормативный коэффициент приведения разновременных затрат к оцениваемому периоду и др. Присваивая в произвольном соотношении числовые значения вышеуказанным переменным, можно рассчитывать профиль нагорного карьера с учетом значения его конечной глубины (рис. 2). Выходными параметрами данной модели служат рассчитываемые графики зависимостей: календарного распределения руды, вскрыши и горной массы (рис. 3 а, 3б и 3в); приведенной прибыли горного предприятия к началу эксплуатации карьера (рис. 3г) и др.
В настоящее время нами проводятся интенсивные работы по
Рис. 2. Профиль нагорного карьера при каскадной отработке месторождения с двумя крутыми участками борта
Рис. 1. Схема к расчету площадей произвольной формы
созданию последнего поколения компьютерных моделей по расчету параметров порядка отработки реально существующих месторождений. Данный класс моделей позволяет в двухмерной интерпретации осуществлять долговременный прогноз развития рабочей зоны реального карьера. Будет возможно проводить анализ прошедшего развития горных работ для выявления параметров развития карьера. К ним относятся: структура рабочих и нерабочих бортов карьера с выделением крутых и пологих участков, анализ значений подвигания фронта уступов по каждому горизонту, расчет погоризонтных скоростей подвигания фронта горных работ в пределах этих участков и др.
На основе данной информации происходит прогнозирование развития горных работ с учетом выведенных закономерностей каскадной отработки месторождения. Прорабатываются возможности ведения горных работ с подбором специальных технологических схем по отработке крутых участков бортов с углом наклона до 35О. Рассчитывается возможное удорожание отработки месторождения. Вычисляется себестоимость вскрыши и руды при применении порядка отработки с технологией смещения крутых участков борта в дополнение к их разносу и формированию. В итоге формируются варианты рационального порядка отработки месторождения на
| X: 331 У: 413 X. 331 У. 413 |Х: 739 У Ъ
основе экономического анализа.
Для примера приведем данные по анализу развития Ангренского разреза. На рис. 4 изображен профиль по пикетной линии ПК4 с отображением земной поверхности, полезных ископаемых, предельного контура разреза и подвигания годовых положений горных работ за определенный период времени.
В качестве перспективных компьютерных моделей прорабатываются возможности по трех-
мерному моделированию реальных горных объектов. К ним будут применены специальные методы с применением алгоритмов, направленных на отсечение невидимых поверхностей с отображением в наглядном виде новых и действующих горных объектов. Расчет параметров порядка отработки в таких моделях будет соответствовать приближению компьютерной модели к реально действующему карьеру.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
У----------------------------------------------------------------------------------7
Рахимов Вахаб Рахимович - академик Узбекской национальной академии наук, профессор, доктор технических наук, Ташкентский государственный технический университет.
Аввакумов Александр Леонидович - доцент, кандидат технических наук, Ташкентский государственный технический университет.
Абдурахманов Хуснетдин - аспирант, Ташкентский государственный технический университет.
У
