Автоматизированное проектирование подземных массовых взрывов в комплексе «Майнфрэйм»
Л.С. Ломако, горный инженер компании «Кредо-Диалог» (Беларусь)
К.П. Гурин, инженер, Горный институт Кольского научного центра Российской академии наук (КНЦ РАН)
Применение комплекса программного обеспечения «Майнфрэйм» позволяет решать разнообразные горногеологические задачи: от моделирования рудных тел и пластовых месторождений до инженерного сопровождения горных работ. В статье рассмотрена технология проектирования комплекса буровзрывных работ (БВР) при подземной добыче полезных ископаемых. Ведь не секрет, что затраты на выемку и транспортировку горной массы во многом зависят от качества выполнения БВР, доля которых в себестоимости руды может достигать 30%.
рис.1
Формирование моделей горно-геологической обстановки в «Майнфрэйм»
Для выполнения работы, связанной с поддержанием векторных и каркасных моделей выработок рудника в актуальном состоянии, используется система «Майнфрэйм Маркшейдерия» (рис. 1), позволяющая:
- формировать базу данных маркшейдерских точек, создавать и визуализировать их модели в трёхмерном пространстве, на планах и разрезах;
- решать с использованием базы данных маркшейдерских точек различные задачи (расчёт и уравнивание теодолитного хода, определение координат точки методом прямой и обратной засечки);
- осуществлять обработку результатов тахеометрической съёмки (в т.ч. и с электронных тахеометров) с формированием на их основе новых положений выработок;
- строить профили подземных выработок с выводом результатов профилирования на печать;
- определять объёмы полезного ископаемого и вскрышных пород.
Для выполнения работы, связанной с поддержанием геологических моделей в актуальном состоянии, используются инструменты «Майнфрэйм Геология», обеспечивающие корректировку векторных, каркасных и блочных моделей, несущих информацию о форме геологических тел и пространственной изменчивости в них содержания полезных компонент или иных характеристик массива горной породы.
Следует отметить, что при комплексной автоматизации работы геологических и маркшейдерских служб предприятия поддержание моделей объектов горной технологии в актуальном состоянии создаёт основу не только для проектирования массовых взрывов, но и для решения многих технологических задач при планировании горных работ.
Формирование проекта подземного массового взрыва сопряжено с решением ряда задач: анализ окружающего геотехнологического пространства; расчёт параметров массовых взрывов; размещение вееров скважин в границах отбиваемой секции; формирование графической, табличной и текстовой частей технологической документации. Решение, как отдельных задач, так и всего их комплекса можно ускорить путём применения программных средств комплекса «Майнфрэйм».
В качестве моделей объектов, участвующих в проектировании, используются выработки, конструктивные элементы, границы выработанного пространства и рудных тел. Задание параметров (диаметр скважин, расстояние между веерами и концами скважин) осуществляется на основе принятой технологии, накопленного опыта. Ограничения, накладываемые на размещение скважин, связаны с техническими возможностями применяемой технологии ведения БВР и включают в себя указание минимально и максимально допустимых длин скважин, диапазон изменения углов наклона скважин в веере, минимально допустимое расстояние приближения скважины к поверхности обнажения.
рис.2
Размещение вееров скважин с заданными параметрами и установленными ограничениями осуществляется в интерактивном режиме, предполагающем выбор местоположения плоскости первого веера скважин и направления, в котором по оси выработки будут располагаться последующие веера. Формирование плоскостей вееров скважин осуществляется автоматически, при этом на них формируются контуры пересечения с выработанным пространством, включающим в себя выработки и конструктивные элементы, рудные тела. Контуры пересечения плоскости веера с выработанным пространством необходимы для работы алгоритмов, препятствующих прохождению скважин через выработанное пространство.
Формирование моделей скважин осуществляется автоматически на плоскости веера по заданным параметрам с учётом установленных ограничений (рис. 2). Выбрав соответствующий вариант координатной привязки (например, к оси выработки), проектировщик указывает координаты оси бурового станка. Формирование скважин в заданном диапазоне углов для каждого веера (а их может быть до 4-х в плоскости) осуществляется автоматически. В том случае, если ось скважины пересекает контур выработанного пространства или границу области размещения скважин в веере, происходит перерасчёт длины скважины и угла её наклона. Если проектировщика не удовлетворяют результаты автоматического размещения скважин, возможен режим их «ручного» редактирования (рис. 3), который включает механизм интерактивного изменения параметров как отдельных скважин, так и их групп. К таким операциям относятся: добавление или удаление скважин; изменение длин скважин и конструкций их зарядов; поворот скважин в плоскости веера и изменение угла наклона самой плоскости веера.
Важной особенностью созданного инструмента является возможность группового изменения параметров скважинных зарядов, что существенно ускоряет и упрощает работу проектировщика. В результате выполнения вышеуказанных этапов формируется модель массового взрыва, состоящая из вееров взрывных скважин.
рис.3
На основе моделей скважин формируется проект на бурение. Фактическое бурение всегда имеет отклонение от проекта. Поэтому для перехода к этапу формирования схемы коммутации формируется модель фактического местоположения взрывных скважин на основе данных маркшейдерских замеров. Сохранение проектного и фактического расположения скважин в единой модели массового взрыва позволяет наглядно оценить степень отклонения от технологической документации и учесть это при выполнении и реализации последующих проектов.
Формирование зарядной карты. Каждой из скважин можно назначить свою конструкцию зарядов. В свою очередь, конструкции зарядов также могут быть изменены. Соответствующий редактор является одним из инструментов проектирования массового взрыва, позволяет использовать типовые конструкции зарядов и создавать новые. Для работы со скважинными зарядами удобнее использовать шаблоны заряжания, для чего разработан специализированный инструмент. С его помощью проектировщик может устанавливать конструкции зарядов для различных групп скважин.
Подготовка технологической документации
рис.4
Сформированный таким образом проект массового взрыва содержит всю необходимую информацию (рис. 4) для формирования технологической документации. Автоматизация процесса её подготовки осуществляется с использованием механизма экспорта числовой, текстовой и графической информации. Экспорт табличных данных осуществляется в MS Excel (рис. 5), что позволяет быстро сформировать достаточно объёмные отчеты, содержащие как сводную информацию о массовом взрыве, так и информацию по каждой взрывной скважине. Использование для этих целей настраиваемых шаблонов обеспечивает быструю адаптацию программного обеспечения к особенностям каждого горного предприятия. Благодаря широким возможностям настройки, таблицы не перегружены избыточной информацией, а содержат только ту, которая необходима для соответствующего документа.
рис.5
Использование шаблонов также эффективно и при формировании графической документации (рис. 6). Используя этот механизм, проектировщик может автоматически получать все требуемые ему разрезы и планы в нужном формате, тем самым сокращая время на подготовку технологической документации.
рис.6
Выводы
Несмотря на различные условия ведения взрывных работ и наличие технологических особенностей, переход предприятий на автоматизированное проектирование массовых взрывов в комплексе «Майнфрэйм» обеспечивает:
- оперативный доступ к геолого-маркшейдерской и технологической информации, используемой при проектировании массового взрыва;
- более полный учёт условий взрывания и технологических ограничений (ранее подобный учёт был практически невозможен при наличии сотен скважин в проекте массового взрыва);
- значительное упрощение процедуры выпуска текстовой и графической документации проекта массового взрыва за счёт использования комплекса встроенных в «Майнфрэйм» средств формирования рабочих чертежей и таблиц;
- возможность накопления в виде архива моделей взрывных блоков (совместно с графической и текстовой информацией) с целью анализа данных по ранее выполненным массовым взрывам и использования этой информации в последующих проектах.
ЛИТЕРАТУРА:
1. К.П. Гурин, С.П. Целищев. Создание инструментальных средств автоматизированного проектирования подземных массовых взрывов на платформе системы MINEFRAME. Проблемы и тенденции рационального и безопасного освоения георесурсов: сб. докладов Всероссийской научно-технической конференции с международным участием, посвященной 50-летию Горного института КНЦ РАН. – Апатиты; СПб., 2011. – 585 с.: илл. С. 240–245.
