Майнфрэйм – современный интеллектуальный инструмент для горных предприятий
Л.С. Ломако, горный инженер компании «Кредо-Диалог» (Республика Беларусь)
Сегодня автоматизация основных технологических процессов на производстве успешно внедряется в различные отрасли народного хозяйства, в том числе и в практику горного производства. К числу современных программных продуктов, предназначенных для автоматизированного планирования, проектирования и сопровождения горных работ на горнодобывающих предприятиях, относится интегрированный горный пакет «Майнфрэйм».
Программный комплекс «Майнфрэйм» позволяет автоматизировать процесс инженерного обеспечения при ведении открытых и подземных горных работ и создать при этом условия комплексного решения основных горно-геологических задач. Это достигается за счет входящих в его состав специальных модулей – программ и систем, разработанных на общей графической платформе, и формирования на их основе единого геоинформационного пространства, в рамках которого выполняется создание и хранение моделей объектов горной технологии.
«Майнфрэйм» предназначен для специалистов горнодобывающих предприятий – геологов, маркшейдеров, горных инженеров-технологов, которые выполняют работы по разведке и разработке месторождений: ввод, накопление данных и отображение местоположения данных опробования, скважин в 3D, построение и моделирование рудного тела с выделением, отображением и расчётом его содержания. Непосредственно для ведения маркшейдерских работ в комплексе выделен целый блок специальных программ для обработки маркшейдерских данных, полученных при съемке, и передаче их, т.е. координат точек съёмки, контуров непосредственно в 3D-окно. «Майнфрэйм» предоставляет возможность специалистам-технологам оперативно планировать и управлять открытыми и подземными работами, на карьере в автоматизированном режиме вести планирование и проектирование буровзрывных работ, а также подготовить отчетную документацию, планы развития горных работ и вывести ее на печать.
Состав комплекса
В состав комплекса «Майнфрэйм» входят пять главных модулей-систем: «Майнфрэйм Геология 5.0», «Майнфрэйм Геология+Геостатистика 5.0», «Майнфрэйм Открытые горные работы 5.0», «Майнфрэйм Подземные горные работы 5.0», «Майнфрэйм Маркшейдерия 5.0». Все программные продукты функционируют в едином геоинформационном пространстве на общей графической платформе.
Графическая платформа представляет собой многооконный графический редактор, предназначенный для моделирования объектов горной технологии и решения на этой основе широкого круга геологических, маркшейдерских и технологических задач, встречающихся в практике горнодобывающих предприятий, научных и проектных организаций. Для решения этих задач содержится обширный набор инструментов, позволяющих работать с трёхмерными моделями (векторными, каркасными, блочными) объектов горной технологии. Среди них геологические скважины с результатами опробования, сложные рудные тела и пласты, маркшейдерские точки, горные выработки, выемочные единицы, естественные и технологические поверхности, включая карьеры и отвалы, склады (штабели).
В зависимости от комплектации программными продуктами «Майнфрэйм» на горном предприятии могут формироваться автоматизированные рабочие места: инженера-геолога, маркшейдера, технолога, что позволит решать соответствующие задачи в практике горного производства. Рабочие места комплекса могут функционировать как в локальном, так и в сетевом вариантах. Настройка на тот или иной вариант функционирования осуществляется с помощью утилиты обслуживания баз данных (БД), позволяющей устанавливать права доступа к базе данных, указать, в каком режиме та или иная БД будет работать, а также создать новую.
Рабочее место геолога
В комплексе «Майнфрэйм» хранение данных по результатам скважинного и бороздового опробования ведётся в геологической базе данных, для формирования которой предназначен Геологический редактор (рис. 1).
Данные по опробованию в виде связанных таблиц параметров скважин (выработок), проб, компонентов (характеристик) полезного ископаемого и инклинометрии применяются для формирования модели геологоразведочной сети и решения на этой основе задач по созданию моделей рудных тел (пластов), геостатистическому исследованию месторождений, подсчёту запасов полезного ископаемого, объемных и качественных показателей выемочных единиц.
Автоматизированное рабочее место геолога возможно в 2-х вариантах: «Майнфрэйм Геология» и «Майнфрэйм Геология+Геостатистика».
Модуь «Майнфрэйм Геология» включает в себя Геологический редактор и систему Майнфрэйм Геология (рис. 2).
В Геологическом редакторе ведётся база данных по геохимическому опробованию месторождения, скважинам, выработкам, выполняются операции первичной обработки данных опробования и на их основе формируется отчётная документация в формате TXT.
Формирование списка характерных для месторождения типов (разновидностей) пород и диапазона возможных содержаний компонентов полезного ископаемого позволяет ускорить процесс ввода данных с их контролем (поиск ошибок при вводе данных).
Модуль «Майнфрэйм Геология» обеспечивает работу с различными геологическими объектами, представленными векторными, каркасными и блочными моделями. Выполняемые системой функции следующие:
- загрузка данных опробования с выбором необходимых компонент, фильтрацией по профилям, блокам, типам данных разведки, по геологическим объектам (телам) (загрузка опробования внутри/вне тел);
- пополнение базы данных опробования с использованием моделей горных выработок, ввод координат устьев скважин по маркшейдерской съемке;
- визуализация моделей проб с использованием цветовой легенды для отображения содержания нескольких компонентов полезного ископаемого, рудных интервалов, характеристик и типов пород, в виде отрезков и гистограммы содержания текущего компонента;
- построение модели пласта по выделенным кондиционным интервалам полезного ископаемого, по литологическим типам пород;
- отображение траекторий скважин и их устьев, наименований скважин/выработок, номеров проб, значений содержаний или других характеристик проб и их наборов;
- формирование моделей разведочных линий с построением соответствующих разрезов;
- построение изолиний мощности полезного ископаемого; - подсчёт запасов методом разрезов;
- расчёт содержаний компонентов полезного ископаемого методом обратных расстояний;
- выделение категорий запасов по шаблону CRIRSCO;
- подсчёт объёмных и качественных показателей выемочных единиц по блочным моделям рудных тел и с помощью метода метро-процентов; вычисление объёмов, относящихся к различным геологическим телам и пустым породам;
- формирование геологических разрезов с отображением на них блочной структуры тел.
«Майнфрэйм Геология+Геостатистика» включает в себя все функции, реализованные в модуле «Майнфрэйм Геология», кроме того позволяет проводить геостатистические исследования, использовать процедуру обратных расстояний, кригинга для интерполяции данных геологического опробования (рис. 3). Основные функции:
- расчёт статистических параметров опробования;
- поиск ураганных проб и корректировка их влияния на подсчет запасов;
- построение гистограмм распределения содержаний компонентов полезного ископаемого по классам;
- построение экспериментальных и подбор теоретических вариограмм, выявление пространственной анизотропии данных и размеров зон влияния проб, проведение тренданализа;
- проверка модели пространственного распределения содержаний с помощью процедуры перекрестной проверки;
- расчёт содержаний компонентов полезного ископаемого с применением процедуры кригинга.
Рабочее место маркшейдера
Модуль «Майнфрэйм Маркшейдерия» обеспечивает ведение базы данных точек маркшейдерского обоснования (рис. 4). Для работы с ними используется специальный маркшейдерский редактор, встроенный в систему. Каждая маркшейдерская точка содержит поля с идентифицирующей её информацией. Все маркшейдерские точки могут быть представлены в виде списка (журнала), и на их основе решаются различные задачи:
- Ведение базы данных точек маркшейдерского обоснования. Для работы с маркшейдерскими точками используется специализированный редактор. Каждая маркшейдерская точка содержит поля с идентифицирующей её информацией. Маркшейдерские точки могут быть представлены в виде журнала и отображены в моделируемом пространстве.
- Визуализация точек маркшейдерского обоснования в трёхмерном пространстве, на планах и вертикальных разрезах.
- Определение координат точки методом прямой и обратной засечек с оценкой точности и визуализацией результатов расчёта.
- Расчёт и уравнивание теодолитного хода с формированием журнала и схемы хода, решение прямой и обратной геодезических задач.
- Обработка результатов тахеометрической съёмки. Корректировка на её основе моделей естественных и технологических поверхностей, включая отдельные горные выработки, карьеры и штабели горной массы.
- Построение профилей дорог с выводом результатов профилирования на печать.
- Построение профилей подземных выработок с выводом результатов профилирования на печать.
- Определение объёмов полезного ископаемого и вскрышных пород между двумя положениями карьера методом объёмной палетки и методом разрезов.
- Построение модели выработанного пространства при ведении открытых и подземных горных работ.
- Импорт данных, полученных с электронных тахеометров. - Импорт координат (X, Y, Z) точек из текстовых файлов в произвольных форматах, настраиваемых пользователем.
Рабочее место технолога
Инженеру-технологу «Майнфрэйм» предоставляет возможность решать задачи по трём направлениям:
1) оперативное управление и планирование открытыми горными работами в карьере;
2) планирование, ведение и проектирование буровзрывных работ;
3) проектирование и управление, отображение данных на подземных горных работах, таких как сейсмика, корректировка выработок.
Автоматизированное рабочее место технолога возможно в 2-х вариантах: «Майнфрэйм Открытые горные работы» и «Майнфрэйм Подземные горные работы».
Модуль «Майнфрэйм Открытые горные работы» обеспечивает оперативное решение технологических задач при ведении открытых горных работ (рис. 5). Среди выполняемых в системе функций – построение (проектирование и размещение) борта карьера с вписыванием системы транспортных коммуникаций с учётом проектных решений (заданной ширины площадки, дороги); конструирование траншей, полутраншей и насыпей с подсчётом объёмов вынимаемой и насыпаемой горной массы; возможность построения съездов несколькими способами, вписывание траншей в зависимости от поверхности; построение моделей прирезок и взрывных блоков, построение изолиний, а также подсчёт объёма и содержания полезного ископаемого в прирезках, блоках и по горизонтам. Реализованная в системе 3D-визуализация позволяет наглядно отобразить текущее и оперативное планирование, выделение запасов полезного ископаемого по категориям, график работы горного оборудования, вести мониторинг естественных и технологических процессов.
В системе можно выполнять специализированные задачи по проектированию массового взрыва (рис. 6), такие как формирование конструкций зарядов, автоматизированное размещение взрывных скважин в границах взрывного блока с моделированием разрушения массива горных пород, формирование (на основе шаблона) проекта на бурение, корректировка моделей взрывных скважин по данным фактического бурения, автоматизированное формирование схемы коммутации и получение зарядной карты. Также осуществляется подготовка технологической документации, проекта массового взрыва и ведение ее архива.
Модуль «Майнфрэйм Подземные горные работы» обеспечивает оперативное решение технологических задач при ведении подземных горных работ (рис. 7), среди выполняемых функций:
- подсчёт объёма и содержания полезного ископаемого в прирезках, блоках и по горизонтам;
- параметрическое проектирование подземных горных выработок с сечениями заданной формы;
- моделирование выемочных единиц с расчётом их объёмных и качественных показателей;
- визуализация результатов сейсмониторинга;
- автоматизированное инженерное обеспечение закладочных работ;
- текущее и оперативное планирование с визуализацией результатов планирования;
- построение моделей взрывных блоков;
- автоматизированное размещение вееров скважин и их редактирование;
- автоматизированная нумерация скважин и вееров скважин;
- формирование шаблонов конструкций зарядов по длинам или номерам скважин;
- формирование проекта на бурение;
- создание моделей взрывных скважин по данным фактического бурения;
- подготовка технологической документации проекта массового взрыва.
Преимущества внедрения комплекса на предприятии
Внедрение интегрированного пакета «Майнфрэйм» в технологию работ горнодобывающего предприятия позволит значительно увеличить его производительность. Это достигается благодаря работе различных специалистов в едином информационном пространстве за счёт исключения потерь времени на подготовку и передачу информации в цифровом виде между подразделениями. При этом снижается вероятность искажения данных, обеспечивается их целостность и сохранность, что в итоге обеспечивает более эффективное использование информации.
Введение общих процедур, протоколов и методологии во всех отделах и подразделениях предприятия существенно уменьшает риски. Возможность быстрого доступа к информации позволяет сократить время на принятие решений и время ответной реакции на изменение ситуации. Работая в едином информационном пространстве и имея доступ к базам данных предприятия, специалист может проанализировать предыдущие операции и уточнить параметры добычи за счёт лёгкого доступа к информации о ранее принятых технологических решениях. В итоге, при принятии обоснованных и оптимальных решений при проектировании и планировании горных работ значительно сокращаются затраты на их ведение.
Максимальный эффект от внедрения системы достигается при комплексной автоматизации решений геологических, маркшейдерских и технологических задач в едином информационном пространстве горнодобывающего предприятия.
