Управление качеством и оптимизация буровзрывных работ в АСУ ГТК «Карьер» с использованием горно-геологических систем

А.Ф. Клебанов, к.т.н., заместитель генерального директора ОАО «ВИСТ Групп»

М.А. Макеев, директор по проектам ОАО «ВИСТ Групп»

Т.А. Трушин, инженер, ОАО «ВИСТ Групп»

На сегодняшний день системы диспетчеризации нашли широкое применение в горнодобывающих отраслях. В большей степени это коснулось экскаваторно-автомобильного комплекса, ввиду относительной простоты требуемых функций. Первый этап процесса добычи полезного ископаемого – буровзрывные работы, оказывает большое влияние на производительность экскаваторов, дробильной техники и себестоимость добываемого полезного ископаемого.

Бурение скважин на подготавливаемом к взрыву блоке

Бурение скважин на подготавливаемом к взрыву блоке

Можно снизить себестоимость 1 м3 взорванной горной массы, повысить эффективность и производительность работы экскаваторов, решив следующие задачи: повышение качества проектирования, точности наведения буровых станков на проектные устья скважин и соблюдение проектной глубины. Использование горно-геологических систем автоматизированного проектирования (САПР) и автоматизированных систем управления буровзрывными работами (АСУ БВР) позволяет решать перечисленные задачи.

Современный опыт использования САПР в различных отраслях позволяет с уверенностью назвать их эффективным инструментом. САПР позволяют достичь высоких результатов за счет снижения доли ручного труда и значительного (в 10–100 раз) повышения скорости расчетов, что делает возможным использование на порядок более точных математических моделей.

Выносной монитор системы управления установленный на буровом станке

Выносной монитор системы управления установленный на буровом станке

Традиционные методы выноски проекта с помощью физических опорных точек имеют ряд недостатков: высокая трудоемкость при выносе каждой скважины маркшейдером; низкая точность при выноске границ и только некоторых скважин; большая трудоемкость контроля точности наведения; сложность определения причин, вызвавших ошибки при наведении и пр. Низкая точность соблюдения проектной сетки скважин снижает эффект, получаемый от использования САПР.

Внедрение АСУ БВР, построенной на оборудовании высокоточного позиционирования, не только снижает себестоимость за счет классических функций автоматизированных систем диспетчеризации (АСД), но и позволяет достичь максимального эффекта от использования САПР.

Основой АСУ БВР являются оборудование высокоточного позиционирования и система передачи данных. Высокая точность достигается за счет использования дифференциальных поправок. Стационарная базовая станция дифференциальных поправок непрерывно отслеживает сигналы от всех доступных навигационных спутников, анализирует их, используя заранее известное положение базовой станции, и вычисляет текущие дифференциальные поправки.

Через оборудование передачи данных поправки поступают на бортовой навигационный приемник, где используются при определении координат. Использование дифференциальных поправок позволяет определить координаты навигационных антенн с точностью до 2 см в плане и 3 см по высоте.

На точность определения координат устья скважины влияют не только навигационное оборудование, но и система датчиков наклона, датчики подъема на домкратах и точность определения размеров бурового станка (положения бурового става относительно антенны).

Опыт внедрения и эксплуатации АСУ БВР показал, что в нормальных условиях максимальная ошибка при определении координат скважин составляет 10 см в плане и 20 – по высоте.

Вид web-интерфейса программы АСУ ГТК «Карьер»

Вид web-интерфейса программы АСУ ГТК «Карьер»

На достаточно большом блоке и прямоугольной сетке бурения увеличение расстояния между скважинами в ряду на 3% (за счет САПР, без потерь в качестве) приводит к снижению количество скважин на 13%, а увеличение расстояния на 10% – на 17%. При увеличении шага сетки скважин с 5 до 6 м (без потерь в качестве, за счет использования САПР и точного соблюдения проекта) количество скважин уменьшится на 31%, что приведет к практически пропорциональной экономии на БВР.

Экономический эффект от АСУ БВР достигается не только за счет точного наведения бурового станка на скважину и увеличения шага сетки скважин, но и за счет соблюдения проектной глубины, автоматизированного контроля времени работы и простоев бурового станка, контроля параметров бурения, автоматизации учета шарошек, топлива, и других функций АСД. Кроме того, при длительном использовании АСУ БВР накопленная информация, получаемая в процессе бурения скважин (давления бурового снаряда на забой скважин, токи и пр.), позволяет уточнять крепость пород и пополнять горно-геологическую модель месторождения.

Внедрение САПР при ведении БВР эффективнее традиционных методов. Внедрение АСУ БВР, построенной на оборудовании высокоточного позиционирования или без него, также эффективнее классических методов. Но интеграция САПР и АСУ БВР приносит синергетический, т.е. заметно больший эффект, чем сумма эффектов от каждого внедрения в отдельности.

Ключевые слова: оптимизация буровзрывных работ, горно-геологические системы, управление, диспетчеризация

Журнал "Горная Промышленность" №2 (120) 2015, стр.92