Методологічні основи маркшейдерського забезпечення планування та обліку видобутку в інформаційній системі управління рудним кар'єром

Методологія побудови автоматизованої системи МЗ апробована багаторічною експлуатацією і може бути типовою для рудних кар'єрів України.

Виконана оцінка можливості адаптації розробленого МЗ для умов родовища ПівдГЗК. Результати досліджень показали, що потрібно не більше 20% змін програмного забезпечення. Зміни обумовлені відсутністю випробування вибухових свердловин, хоча в роботі доведена доцільність такого випробування. При наявності даних вибухових свердловин можливе прогнозування вмістів за глибиною покладу в межах стратиграфічних горизонтів.

маркшейдерський руда гірський видобуток

ВИСНОВКИ

У результаті виконаних досліджень здійснено теоретичне узагальнення та вирішена науково-практична проблема, що полягає у розробці методологічних основ маркшейдерського забезпечення планування та обліку видобутку руд в інформаційній системі управління кар'єром на основі цифрового моделювання родовища і кар'єра, оцінки просторової мінливості якісних показників та точності випробування, розроблених методів оперативного підрахунку запасів, маркшейдерського обліку видобутку, оконтурювання рудних тіл по горизонтах кар'єру, побудови оптимальних контурів за результатами вирішення задач планування розвитку гірничих робіт. Вирішення цієї проблеми дозволяє підвищити ефективність планування гірничих робіт в кар'єрі, використання матеріальних, трудових і сировинних ресурсів та має важливе значення для розвитку вітчизняних комп'ютерних технологій у гірничодобувній промисловості.

Основні наукові і практичні результати полягають у наступному:

1. Розроблені методологічні основи автоматизованої системи МЗ планування та обліку видобутку в рудному кар'єрі, що дозволяє при мінімальних витратах праці підвищити точність маркшейдерських розрахунків і ефективність планування гірничих робіт на рудних кар'єрах. Модулі системи вирішують такі основні задачі: створення та ведення інформаційної геолого-маркшейдерської бази, автоматизацію маркшейдерських розрахунків, маркшейдерське забезпечення задач-користувачів у інформаційній системі управління кар'єром.

2. Розроблена цифрова модель кар'єру (ЦМК), що містить просторове положення брівок уступів і горизонталей денної поверхні кар'єру у вигляді координат поліліній. Це дозволяє представляти полілінії у відомих графічних середовищах у вигляді примітивів, що забезпечує перетворення цифрових даних ЦМК у графічні об'єкти і навпаки. Відновлення графічних об'єктів виконується тільки на тих ділянках, де протягом місяця проводився видобуток. Перетворення оновлених графічних об'єктів у цифрове представлення формує ЦМК на початок наступного місяця. Цифрову модель родовища (ЦМР) доцільно представляти у вигляді первинних даних вибухових і розвідницьких свердловин, а також координат рудних тіл по горизонтах кар'єру.

3. Розроблений модуль “Підрахунок запасів” дозволяє в заданих контурах визначати об'ємні і якісні показники порід та руд з поділом їх на сорти і типи. Універсальність модуля досягається: використанням різних методів підрахунку запасів і способів підготовки координат заданих контурів; автоматизованим вибором методів підрахунку запасів шляхом співставлення результатів підрахунку за даними випробування розвідницьких і вибухових свердловин у контурах різних конфігурацій; одночасним використанням даних випробування вибухових і розвідницьких свердловин з можливістю прогнозування якісних показників за даними вибухових свердловин вищележачого горизонту. Ефективність використання даних випробування вибухових свердловин вищележачого горизонту визначається лінійним трендом зміни вмістів із глибиною покладу, співвідношенням сітки розвідницьких і вибухових свердловин, площею заданого контуру, способом випробування, висотою уступу, значеннями випадкової і хвильової складових мінливості вмісту за площею і висотою уступу, а також початковою фазою хвилі за глибиною покладу на початку інтервалу прогнозу.

4. Уперше реалізовані методи багатокутників та сіток з урахуванням просторової мінливості показників, а також їхня комбінація з методом горизонтальних розрізів є найбільш ефективними при оперативному підрахунку запасів для рудних родовищ. Врахування анізотропії досягається в методі багатокутників шляхом оцінки їхньої геометрії щодо індикатриси, побудованої за радіусами кореляції автокореляційних функцій, а в методі зворотних відстаней - зважуванням показників у вузлах сіті за добутками зворотних відстаней і радіусів кореляції. Урахування просторової мінливості показників підвищує точність цих методів на 10-15%.

5. Формування контурів рудних тіл по горизонтах кар'єру на основі даних розвідницьких свердловин доцільно за ізолініями, побудованими у стандартних графічних пакетах “AutoCAD” і “Surfer”. Побудова ділянок сортів руд за даними вибухових свердловин доцільна за сторонами багатокутників, що співпадають і побудовані навколо свердловин, які пробурені у різних сортах. Аналогічним чином визначається лінія контакту "руда-розкрив" для оцінки планових втрат і засмічення.

6. Уперше науково обґрунтовано автоматизоване визначення об'ємів вийнятої гірської маси з поділом на руду, розкрив і сорти руд за числовими відмітками верхніх та нижніх брівок уступів на основі інтерполяційних методів і, для окремих випадків, горизонтального зсуву контурів верхньої та нижньої брівок уступу відносно один одного. При цьому використання даних цифрових моделей родовища і кар'єру, результатів зйомки електронними теодолітами дозволяє з досить високою точністю визначати об'єм вийнятого блоку різної конфігурації як суму елементарних призм з визначенням об'ємів розкриву і руди, а також якісних показників у руді і її сортах.

7. Уперше встановлена доцільність “зворотного” підрахунку запасів для побудови контуру в межах заданої області за вхідними даними об'єму і вмістів шляхом набору елементарних об'ємів з кінцевим вибором положення сторони, що змінюється, у зоні припустимих значень. Це дозволило з похибкою до 5% побудову оптимальних контурів при плануванні гірничих робіт з використанням лінійного програмування.

8. У розробленій автоматизованій системі МЗ реалізовані модулі математичного забезпечення для оцінки точності випробування, побудови, автокореляційних і структурних функцій, індикатрис, виводу просторового розташування і результатів випробування свердловин, плану кар'єру, контурів рудних тіл по горизонтах кар'єру, а також ізоліній з використанням розробленої програми побудови поліному заданого ступеня. Передбачено розвиток зйомочного обґрунтування методами аналітичної полігонометрії, зворотної зарубки, комбінації прямої і бічної зарубок.

9. У результаті багаторічного досвіду експлуатації автоматизованої системи МЗ на ГЗК "Ерденет" встановлено:

у контурах річного і квартального планування методи багатокутників і зворотних відстаней у порівнянні з методом середнього арифметичного дозволяють зменшити погрішність обчислення основних планових показників на 40-50%, а запропоновані їхні модифікації - на 50-60%;

погрішність обчислення об'ємів і вмісту міді і молібдену за даними вибухових свердловин вищележачого горизонту у середньому у 2 рази менша, ніж при обчисленні цих показників за даними розвідницьких свердловин;

формування ЦМР і ЦМК виконується при мінімальних витратах праці у процесі вирішення локальних маркшейдерських задач;

ефективність планування гірничих робіт досягається за рахунок підвищення точності підрахунку запасів, автоматизованої побудови оптимальних контурів, а також рекомендацій напрямку відпрацювання забоїв, що забезпечують при оптимізації оперативного планування зниження дисперсії міді у руді до 20%;

погрішність підрахунку вийнятих об'ємів руди за запропонованою методикою зменшується у 2 рази в порівнянні з ручними розрахунками і складає в середньому 1.5%;

економічний ефект від повного впровадження автоматизованого МЗ у інформаційній системі управління кар'єром склав 690764 ам. дол., дольова участь автора 552611 ам. дол. При локальному використанні автоматизованої системи МЗ (без інформаційного забезпечення задач планування) економічний ефект склав 273764 ам. дол., дольова участь автора 219011 ам. дол.;

щоденний час експлуатації складає близько 5-ти годин.

Універсальність розробленого пакету підтверджується тим, що для його використання на залізорудному Південному ГЗК (м. Кривий Ріг) потрібно корегування не більше 20% програмного забезпечення. В основному ці зміни обумовлені відсутністю випробування вибухових свердловин. При цьому доведена доцільність такого випробування.

ОСНОВНІ ПОЛОЖЕННЯ І РЕЗУЛЬТАТИ ДИСЕРТАЦІЇ ОПУБЛІКОВАНІ В НАСТУПНИХ РОБОТАХ

1. Компьютеры и системы управления в горном деле за рубежом /Астафьев Ю.П., Зеленский А.С., Горлов Н.И., Глушков А. Н., Коробко В. Н., Астафьев А. Ю. - М.: Недра, 1989. - 264с.

2. Давидкович А.С., Зеленский А.С. Автоматизация геолого-маркшейдерского обеспечения //Моделирование и управление горнорудными предприятиями. М.: Недра, 1989. - С. 155 - 190.

3. Климов Э.Н., Бондаренко А.В., Зеленский А.С. О расширении функций автоматизированной системы рентгеноспетрального аналитического контроля на горно-обогатительных предприятиях //Обогащение руд. - Л.: "Механобр." - 1987. - №1. - C. 45 - 47.

4. Коробко В.Н., Чернов А.П., Зеленский А.С. Автоматизированный архив геологических данных по скважинам детальной и эксплуатационной разведок для САПР и АСУП карьеров //Разработка рудных месторождений. - Київ: Техніка. - 1987. - Вып. 43. - С. 11 - 15.

5. Горлов Н.И., Коробко В.Н., Зеленский А.С., Андрусенко Ю.А. Способы повышения эффективности усреднения руд на карьерах //Разработка рудных месторождений. - Київ: Техніка. - 1988. - Вып. 45. - С. 65 - 69.

6.Куксов М.Д., Зеленский А.С., Щербак А.Ф., Бугаева Е.Г. Автоматизация оперативного планирования добычных работ на ИНГОКе //Разработка рудных месторождений. - Кривой Рог: КТУ. - 1992. - Вып. 53. - С. 11 - 15.

7. Давидкович А.С., Отгонбилэг Ш., Зеленский А.С. Батхояг Н. Прогнозирование изменчивости качественных показателей руды в массиве для управления горными работами //Разработка рудных месторождений. - Кривой Рог: КТУ. - 1995. - Вып. 56. - С. 69 - 73.

8. Зеленский А.С., Чурин Н.А. Оценка пространственной изменчивости показателей на ГОКе "Эрдэнэт" //Разработка рудных месторождений. - Кривой Рог: КТУ. - 1996. - Вып. 57 - С. 88 - 92.

9. Зеленский А.С., Чурин Н.А. Подсчет объемов и определение качества добытой горной массы в АСУ карьером на ГОКе "Эрдэнэт" //Разработка рудных месторождений. - Кривой Рог: КТУ. - 1997. - Вып. 60. - С. 74 - 80.

10. Зеленский А.С. Методологические основы автоматизированного геолого-маркшейдерского обеспечения в карьере //Разработка рудных месторождений.- Кривой Рог: КТУ. - 1997. - Вып. 61. - С. 100 - 104.

11. Зеленский А.С. Автоматизация маркшейдерского учета добычи на карьерах //Разработка рудных месторождений. - Кривой Рог: КТУ. - 1997. - Вып. 61. - С. 104 - 110.

12. Давидкович А.С., Зеленский А.С., Чурин Н.А., Бямбадорж Н. Геолого-маркшейдерское обеспечение в АСУ карьером //Горный журнал. - 1998. - №2 - С. 72 - 74.

13. Зеленский А.С., Чурин Н.А. Автоматизированные системы для геолого-маркшейдерского обеспечения горных работ //Горный журнал. - 1998. - №3. - С. 25 - 31.

14. Зеленский А.С. Реализация метода ближайших районов при оперативном подсчете запасов //Разработка рудных месторождений. - Кривой Рог: КТУ.- 1998. - Вып. 63. - С. 56 - 62.

15. Зеленский А.С. Организация геолого-маркшейдерского обеспечения при автоматизированном планировании горных работ в карьере //Разработка рудных месторождений. - Кривой Рог: КТУ. - 1998. - Вып. 66. - С. 62 - 68.

16. Зеленский А.С. Исследование методов оперативного подсчета запасов на рудных карьерах //Разработка рудных месторождений. - Кривой Рог: КТУ. - 2000 - Вып. 70. - С. 71 - 77.

17. Зеленский А.С. Автоматизированное оконтуривание сортов руд по данным опробования взрывных скважин //Разработка рудных месторождений. - Кривой Рог: КТУ. - 2000. - Вып. 72 - С. 79 - 84.

18. Зеленский А.С. Учет пространственной изменчивости показателей при оперативном подсчете запасов методом многоугольников //Разработка рудных месторождений. - Кривой Рог: КТУ. -2000. - Вып. 73. - С. 89 - 95.

19. Зеленский А.С. Автоматизированное оконтуривание рудных тел по горизонтам карьера //Науковий вісник НГА України.- Днепропетровск: НГА Украины. - 2000. - Вып. 5. - С. 70 - 73.

20. Зеленский А.С. Прогнозирование качественных показателей при оперативном подсчете запасов на рудных карьерах //Проблемы научного обоснования горнопромышленного комплекса Украины на пороге XXI века: Сб. науч. трудов ГНИГРИ. - Кривой Рог: ГНИГРИ. - 2001. - С. 120 - 126.

21. Зеленский А.С. Опыт автоматизации съемочного обоснования в информационной системе управления карьером //Разработка рудных месторождений. - Кривой Рог: КТУ.- 2001. - Вып. 75. - С. 64 - 68.

22. Федоренко П.И., Зеленский А.С. Информационное обеспечение автоматизированного подсчета запасов при планировании горных работ в карьере //Разработка рудных месторождений - Кривой Рог: КТУ. - 2001. - Вып. 76.- С. 46 - 51.

23. Федоренко П.И., Зеленский А.С. Опыт разработки базы данных при автоматизированном планировании и учёте добычи на рудных карьерах //Разработка рудных месторожд. - Кривой Рог: КТУ.-2002. - Вып. 78. - С. 100-105.

24. Зеленский А.С. Использование автокорреляционных и структурных функций при разработке автоматизированного маркшейдерского обеспечения горных работ в карьере //Науковий вісник НГА України.- Днепропетровск: НГА Украины. - 2002. - №1.- С. 70 - 73.

25. Зеленский А.С. Оценка эффективности оперативного подсчета запасов по данным опробования взрывных скважин вышележащего горизонта на рудных карьерах //Науковий вісник НГА України.- Днепропетровск: НГА Украины. - 2002. - №. 3.- С. 25 - 27.

26. Зеленский А.С. Автоматизированная оценка достоверности результатов шламового опробования при шарошечном бурении взрывных скважин на рудных карьерах //Разработка рудных месторождений - Кривой Рог: КТУ. - 2002. - Вып. 79. - С. 81 - 86.

27. Зеленский А.С. Разработка маркшейдерского обеспечения планирования горных работ и учета добычи в информационной системе управления рудным карьером //Достижения и перспективы научно-технического прогресса в горнодобывающей промышленности: Сб. науч. трудов ГНИГРИ. - Кривой Рог: ГНИГРИ. - 2002. - С. 34 - 40.

28. Зеленский А.С. О целесообразности опробования взрывных скважин при создании автоматизированной системы маркшейдерского обеспечения карьера ОАО "ЮГОК" //Качество минерального сырья. Сб. науч. трудов. - Кривой Рог. - 2002.- С. 23 - 28.

29. Зеленский А.С., Чурин Н.А. Автоматизированный подсчет объемов и определение качества добытой горной массы за отчетный период в карьере // Материалы I Междунар. симп. “Оперативный контроль и управление качеством минерального сырья при добыче и переработке” - Кривой Рог: Минерал. - 1996. - С. 110 - 112.

30. Зеленский А.С. Разработка эффективных методов автоматизированного оперативного подсчета запасов и учета добычи на рудных карьерах //Сб. науч. трудов II Междунар. cимп. “Оперативный контроль и управление качеством минерального сырья при добыче и переработке” - Ялта. - 1999. - С. 57 - 60.

31. Зеленский А.С. Опыт разработки информационного обеспечения оперативного подсчета запасов в карьере // Доклады III Междунар. конф. “Проблемы геоинформатики при комплексном освоении недр” - Днепропетровск: НГАУ. - 2001. - С. 17 - 24.

Размещено на Allbest.ru