2011/2010/2009/2008/2007/2006/2005

2011 год

Геотехнология
Созданы алгоритмы и программные средства автоматизированного планирования открытых горных работ, позволяющие на основе решения оптимизационных задач в моделируемом пространстве карьера находить рациональные решения по развитию горных работ с учётом технико-экономических и технологических ограничений.

Разработанные алгоритмы и программные средства составляют комплекс инструментов для решения задач горно-геометрического анализа и автоматизированного планирования открытых горных работ в диапазоне от перспективного до оперативного, включая управление качеством рудопотоков. Программные средства построены на использовании пространственных моделей распределения полезного ископаемого в массиве горных пород, текущего и конечного положения контура карьера.

Комплекс алгоритмов, программных средств и инструментов включает следующие компоненты (рис. 1):

• Методики горно-геометрического анализа и алгоритмы автоматизированного нахождения объемной поверхности направления углубки.

• Интерактивные инструменты набора прирезок с автоматизированным расчётом объемных и качественных показателей по руде и вскрыше. Перемещение шаблона рабочей зоны по модели карьера дает объемы полезного ископаемого, его качественные характеристики, их соответствие плановым показателям. После набора необходимых объемов руды и вскрышных пород строится модель карьера на конец планируемого периода.

• Автоматизированные инструменты краткосрочного планирования, которые задают расстановку горного оборудования в рабочей зоне карьера, формируют график работы оборудования по блокам и уступам (рис. 2), генерируют ежемесячные графики работы экскаваторов и буровых станков.

• Инструменты сменно-суточного планирования, которые таким образом управляют нагрузкой на добычной забой, чтобы при соблюдении плановых качественных характеристик суммарного рудопотока обеспечить его объемные показатели.

Инструменты для автоматизации планирования открытых горных работ являются составной частью интегрированного решения системы MINEFRAME, что позволяет на основе использования трехмерной компьютерной графики, многопользовательского режима работы с удаленными БД повысить обоснованность и точность технологических решений, создать условия для повышения эффективности разработки месторождений полезных ископаемых.

Рисунок 1. – Компоненты автоматизированного планирования открытых горных работ

Рисунок 2. – Планирование открытых горных работ.

На основе программных средств системы MINEFRAME создана компьютерная технология инженерного обеспечения горных работ для ОАО «Приаргунское производственное горнохимическое объединение», обеспечивающая комплексное решение основных задач геотехнологии.

В результате проведенных исследований и работ по созданию горной автоматизированной системы, реализующей компьютерную технологию инженерного обеспечения горных работ, созданы программные средства автоматизированного планирования закладочных работ и контроля их реализации, формирования плана ликвидации аварий, текущего планирования и проектирования буро-взрывных работ.

Адаптация и модификация программных средств системы MINEFRAME позволила максимально учесть при формировании компьютерной технологии существующую практику проектирования, планирования и ведения горных работ на рудниках ОАО «ППГХО».

При создании компьютерной технологии инженерного обеспечения горных работ были решены следующие задачи:

- выполнен анализ практики планирования и проектирования подземных горных работ на рудниках ОАО «ППГХО»;

- осуществлена модификация и разработаны программные средства автоматизированного создания моделей выемочных и закладочных секций; подземных горно-капитальных, откаточных буро-подсечных и др. выработок; нарезания горизонтов и слоев системы разработки; автоматизированного расчёта параметров отбойки и размещения скважинных (шпуровых) зарядов в массиве горных пород; набора плановых объемов руды с учётом качества полезного ископаемого; обработки данных маркшейдерских замеров и актуализации состояния базы данных объектов горной технологии;

- произведена адаптация программных средств подготовки и выпуска технологической документации к условиям ОАО «ППГХО»;

- проведена опытно-промышленная проверка программных средств в условиях ОАО «ППГХО» и устранение замечаний по её результатам.

Подготовлены инструктивные и методические материалы по использованию программных средств и элементов компьютерной технологии инженерного обеспечения горных работ на рудниках ОАО «ППГХО».

Методами численного моделирования исследовано распределение воздушных потоков в карьерном пространстве глубоких карьеров с гористым рельефом реального масштаба. Выявлено, что ослабление воздушных потоков на дне глубоких карьеров более значительно, чем для карьеров средней глубины, а граница рециркуляционных зон в карьерах со сложным гористым рельефом не подчиняется общепринятому ее определению по углу раскрытия воздушной струи, в которой кроме обратных потоков по дну карьера в верхней ее части формируются и вихревые течения, препятствующие выносу вредных примесей из карьера.

Особенности климатических и горно-геологических условий Кольского полуострова способствуют ослаблению естественного воздухообмена в карьерном пространстве и соответственно усложняют создание нормальных санитарно-гигиенических условий труда. Горное окружение многих карьеров, низкие температуры воздуха и длительное отсутствие солнечной радиации приводят к длительным периодам температурной инверсии и значительно ослабляют воздушные потоки на дне карьера. В связи с углублением карьеров эти процессы проявляются еще в большей степени. В настоящее время остается открытым вопрос, до каких пределов происходит снижение воздушных потоков на дне карьера и как происходит их циркуляция в карьерном пространстве.

Для исследования этих процессов (получение скоростных полей и распределение компонент скорости воздушного потока вблизи нижней отметки карьера) было проведено математическое моделирование с помощью пакета программ COMSOL Multiphysics на основе численного решения общеизвестных уравнений Навье-Стокса для несжимаемой жидкости.

Расчеты выполнены в плоской постановке для четырех сечений карьера Центральный-Глубокий: север – юг; северо-восток – юго-запад; северо-запад – юго-восток и запад - восток при прямом и обратном направлении воздушных потоков.

Разработан метод экономической оценки полноты извлечения полезных компонентов при разработке месторождений твёрдых полезных ископаемых с выяснением и учётом стоимости расходуемых запасов недр. Метод позволяет определить и обосновать величину экономически оправданных потерь полезного компонента на всех стадиях производства минерально-сырьевой продукции с соблюдением сбалансированности экономических интересов владельца недр – государства и горного предприятия и обеспечением максимального экономического эффекта от использования запасов минерально-сырьевой базы.

Природные ресурсы недр до настоящего времени рассматриваются как не имеющие цены и не участвуют в оценке экономических результатов разработки месторождений, в том числе в оценке и обосновании экономически целесообразной полноты использования запасов недр.

Для повышения полноты использования запасов минерально-сырьевой базы страны и экономической заинтересованности горных предприятий в решении этой проблемы разработан метод обоснования экономически оправданных потерь в недрах впервые с привлечением для этой цели стоимости полезных ископаемых, расходуемых горными предприятиями на производство своей продукции (руды, концентратов, кристаллосырья). Метод позволяет определить вариант разработки месторождения, обеспечивающий наиболее высокую прибыль в случае учёта в затратах горного предприятия стоимости запасов, расходуемых на производство его продукции, обосновать экономически оправданные потери для этого варианта на всех стадиях производства продукции горного предприятия, определить стоимость потерянных и извлечённых в товарную продукцию запасов полезных компонентов, повысить экономическую заинтересованность владельца недр – государства и горных предприятий в рациональном использовании запасов месторождений.

Определён состав исходной информации и её источники, включая геологические отчёты с подсчётом запасов и затрат на разведку, проекты рудников, планы и отчётные документы горных предприятий, а также результаты НИР о полноте извлечения полезного компонента из недр и добытой руды.

Метод также может быть использован для обоснования и контроля за соблюдениемнормативных потерь на горных предприятиях.
 

1  2  3  4  5  6  7