Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние изученности вопроса, цели и задачи исследований 8
1.1. Анализ опыта отработки рудных месторождений комбинированным способом 8
1.2. Краткий обзор научных разработок по оптимизации технологических решений при разработке месторождений полезных ископаемых 25
1.3. Основные факторы, влияющие на выбор стратегии освоения при проектировании отработки запасов месторождения 35
1.4. Анализ методик оптимизации 44
1.5. Цель, задачи и методы исследований 46
2. Выбор и обоснование методики оценки взаимовлияния технологий при проектировании комбинированной разработки 48
2.1. Оптимизация горно-технологических процессов (обзор и анализ) 48
2.2. Основы линейного программирования 55
2.3. Геолого-технологические элементы 64
3. Характерные для комбинированной разработки задачи по оптимизации проектных решений 68
3.1. Цели и задачи оптимизации горнотехнических работ 68
3.2. Оптимизация транспорта рудной массы 70
3.3. Оптимизация качества добываемой руды 79
4. Разработка программного комплекса «управление рудными потоками при комбинированной разработке рудных месторождений» 85
Заключение 94
Список использованных источников 96
- Краткий обзор научных разработок по оптимизации технологических решений при разработке месторождений полезных ископаемых
- Основные факторы, влияющие на выбор стратегии освоения при проектировании отработки запасов месторождения
- Основы линейного программирования
- Оптимизация транспорта рудной массы
Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время широкое развитие получил
комбинированный открыто-подземный способ разработки рудных
месторождений. Несмотря на то что этот способ разработки, как правило, обеспечивает наиболее полное извлечение запасов из недр, позволяет существенно повысить интенсивность освоения месторождения, снизить капитальные и эксплуатационные затраты, существует ряд особенностей, которые позволяют повысить эффективность этого способа в целом. Так, при комбинированной разработке актуальными являются вопросы снижения эксплуатационных и капитальных затрат при транспортировке рудной массы в различных совмещениях открытых и подземных добычных работ как в пространстве всего месторождения, так и во времени. Например, при открытых горных работах доля эксплуатационных затрат на перемещение рудопотоков горной массы достигает до 55 – 60 % и более от общей себестоимости добычи полезного ископаемого.
Одним из путей снижения эксплуатационных затрат на перемещение грузопотоков из карьера является рациональное формирование их по рудной массе за счет использования подземных горных выработок рудника, которые неизбежно приведут к изменению направления и длины внутрикарьерного транспортирования и соответственно объемов рудопотоков и общей транспортной схемы горного предприятия. Оптимизация транспортной схемы предприятия на открытых и подземных горных работах должна производиться с учетом формирования требуемого качества рудных потоков. Следует отметить, что качество добываемого сырья является одним из важнейших аспектов эффективной работы системы рудник – обогатительная фабрика. При этом способы управления качеством добываемого сырья оказывают существенное влияние на выбор транспортной схемы за счет оптимизации планирования и организации горных работ, рационального сочетании валовой и селективной выемки, обоснования показателей
процессов стабилизации, сортировки и сепарации рудной массы.
Необходимость учета влияния многочисленных факторов представляет собой сложный комплекс оптимизации проектных технологических решений с использованием приемов логистики, основанной на количественных оценках вариантов, исключающих или уменьшающих значение субъективных факторов, так как горное производство характеризуется капиталоемкостью и инертностью.
Кроме того, при оптимизации схемы транспортирования рудопотоков необходимо учитывать, что при монотехнологиях развитие добычных горных работ осуществляется, как правило, в горизонтальной плоскости (например, в карьере горные работы в пределах уступа ведутся от фланга к центру, либо же от центра к флангам и т.д., в подземном руднике в пределах одного или несколько этажей с различным ведением очистных работ), поэтому геомеханические факторы учитываются также в горизонтальной плоскости. Геомеханическое и технологическое взаимовлияние открытых и подземных горных работ при комбинированной разработке должно учитываться не только в горизонтальном направлении, но и в вертикальном (так называемые вертикальные слои). Количественная оценка такого взаимовлияния при оптимизации технологических решений применительно к комбинированному способу разработки в настоящее время проработана слабо.
В связи с этим обоснование схем рудопотоков при проектировании комбинированной разработки рудных месторождений для снижения транспортных расходов и управления качеством руды является актуальной научной задачей.
Цель работы состоит в обосновании методики оптимизации технологических решений управления рудопотоками при комбинированной разработке, позволяющих минимизировать капитальные и эксплуатационные затраты.
Идея работы заключается в том, что существенное повышение эффективности комбинированной разработки рудных месторождений может быть достигнуто путем совместной оптимизации схем рудопотоков на открытых и подземных горных работах с учетом их взаимовлияния при выдаче рудной массы на поверхность единым потоком.
Основные задачи исследований:
- определение эффективности совместных схем транспортирования
рудной массы из карьера и подземных разработок;
- оптимизация капитальных и эксплуатационных затрат добычи руды
от изменяющихся горно-геологических и горнотехнических условий в
процессе очистной выемки в карьере и подземном руднике;
- оптимизация управления качеством рудных потоков в условиях
взаимного влияния открытых и подземных горных работ;
- обоснование и корректировка методики оптимизации
транспортирования рудной массы.
Научные положения, выносимые на защиту:
- наибольшее позитивное взаимовлияние открытых и подземных
технологий и минимальные эксплуатационные затраты на транспортировку
рудной массы достигаются в условиях одновременной комбинированной
схемы разработки;
- перепуск рудной массы карьера в коммуникации подземного рудника
позволяет минимизировать транспортные расходы открытой разработки;
- объединение рудопотоков карьера и подземного рудника
способствует более эффективному управлению качеством добываемой руды.
Научная новизна исследований заключается в следующем:
- установлена технологическая и экономическая эффективность
перепуска карьерной рудной массы в подземные транспортные
коммуникации и выдачи на поверхность совместно с подземной рудной
массой;
- показано, что при комбинированной разработке повышается
эффективность управления качеством добываемой рудной массы с учетом
неравномерности распределения по содержанию запасов на месторождении и
различной себестоимости добычи на разных вертикальных уровнях;
- обоснована и разработана методика оптимизации транспортирования рудной массы при одновременной открыто-подземной разработке.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечены:
- применением современных методов линейного программирования,
геомеханики и экономической теории;
- использованием современных методов исследования процессов
применительно к условиям комбинированной разработки рудных
месторождений;
- корректностью постановки задач исследований и решением их с
использованием компьютерных методов;
- разработкой программного комплекса для решения оптимизационных
задач.
Научное значение работы состоит в совершенствовании научно-методической базы формирования схем транспортирования и управления качеством рудной массы; в дальнейшем развитии теории проектирования комбинированной разработки месторождений с целью повышения ее эффективности.
Практическое значение работы заключается в обосновании объединения рудопотоков карьера и подземного рудника в единый транспортный поток, позволяющий использовать современные методы и способы транспортирования и управления качеством добываемых руд, снизить капитальные и эксплуатационные затраты, а также повысить эффективность комбинированной открыто-подземной разработки.
Публикации. Основные положения диссертационного исследования опубликованы в 4 работах.
Реализация результатов работы. Разработанная методика
минимизации капитальных и эксплуатационных затрат при
комбинированной разработке рудных месторождений реализована в проектных решениях ОАО «ВИОГЕМ» на объектах черной и цветной металлургии, а также результаты исследований используются в учебном процессе Московского государственного горного университета.
Апробация работы. Основные положения работы докладывались и
получили одобрение на конференциях в рамках «Недели горняка», МГГУ
(2008-2011 гг.), на научных семинарах кафедры ТПР МГГУ (2008-2011 гг.),
на 11-м Международном симпозиуме «Освоение месторождений
минеральных ресурсов и подземное строительство в сложных
гидрогеологических условиях», г. Белгород, 23-27 мая, 2011 года.
Объем и структура работы:
Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения и приложения, библиографического списка из 73 наименований, содержит 29 рисунков, 6 таблиц.
Автор выражает благодарность научному руководителю - проф., д-ру техн. наук Д.М. Казикаеву, за помощь в работе над диссертацией и консультации, а также чл.-кор. РАН Д.Р. Каплунову, проф., д-ру техн. наук И.Н. Савичу и сотрудникам кафедры «Технологии подземной разработки рудных и нерудных месторождений» МГГУ за ценные замечания и рекомендации.
Краткий обзор научных разработок по оптимизации технологических решений при разработке месторождений полезных ископаемых
В настоящее время в области комбинированной открыто-подземной разработки месторождений полезных ископаемых выполнено значительное количество исследований.
Начало научных работ в этой области относится ко второй половине XX века. К тому времени появились горнодобывающие предприятия, отрабатывающие месторождения комбинированным способом, на которых начинали проявляться сложные геомеханические, технологические, организационные и экономические проблемы открыто-подземных горных работ, в том числе при повторной, совместной и последовательной разработке. Вопросам комбинированной разработки месторождений полезных ископаемых посвящены труды академиков РАН М.И. Агошкова, Н.В. Мельникова, В.В. Ржевского, К.Н. Трубецкого, члена-корреспондента РАН Д.Р. Каплунова, профессоров Б.П. Боголюбова, А.С. Воронюка, Ю.В. Демидова, П.Э. Зуркова, Д.М. Казикаева, В.Н. Калмыкова, В.В. Куликова, Г.Г. Ломоносова, А.С. Малкина, Г.М. Малахова, М.Г. Новожилова, М.В. Рыльниковой, И.Т. Слащилина, В.И. Терентьева, А.Д. Черных, В.А. Шестакова, М.Ф. Шнайдера, В.А. Щелканова, Б.В. Юматова и многих других ученых и инженеров. В этих работах большое внимание уделяется качеству добываемых руд, которое является одним из важнейших аспектов комплексного освоения месторождений. При этом способы управления качеством добываемого сырья оказывают существенное влияние на выбор транспортной схемы за счет оптимизации планирования и организации горных работ, рационального сочетании валовой и селективной выемки, обоснования показателей процессов стабилизации, сортировки и сепарации рудной массы. Применение различных способов управления качеством рудной массы во многом определяет качественно-количественные характеристики формирующихся рудопотоков. Комбинированным, как отмечает проф. Д.М. Казикаев, называется способ разработки месторождения несколькими принципиально различными технологиями, осуществляемыми в зонах взаимного геомеханического влияния при единой схеме вскрытия месторождения [14]. Вскрытие месторождения, как отмечает член-корр. РАН Л.А. Пучков, относится к категории системных, т.е. определяющих принципиальные характеристики выбранной технологии: системы разработки, транспортные коммуникации, схемы проветривания рудника и карьера и т.п. [14]. Профессор В.А. Щелканов на основе анализа мирового опыта комбинированной геотехнологии, расчитал количественные показатели, характеризующие степень совмещения горных работ во времени, в пространстве и тесноту технологической взаимосвязи горных работ. Путем статистической обработки производственных данных В.А. Щелканову удалось получить значения коэффициента эффективности технологического взаимодействия открытых и подземных горных работ (Ктв) при комбинированном способе по некоторым железорудным предприятиям. В частности, для варианта расположения открытых и подземных разработок в вертикальной плоскости и при одновременном их выполнении Ктв=1,6-ь 1,7, при совмещении открытых и подземных разработок в горизонтальном направлении Ктв=1,4, при промежуточных вариантах совмещения Ктв=1,5-Н,6. Как отмечает, профессор Ю.И. Разоренов, оптимизация подземно-открытого способа разработки должна осуществляться комплексно во взаимоувязке работы карьера и рудника в пространстве и во времени с обязательным учетом разведанности запасов и разновременности капитальных и эксплуатационных работ [65]. Как отмечает профессор Д.М. Казикаев, важной особенностью последовательной открыто-подземной разработки месторождения является возможность использования карьерного пространства для опережающего и с наименьшими затратами вскрытия прибортовых и подкарьерных запасов подземного рудника. Оленегорское железорудное месторождение [14] отрабатывалось последовательно сначала открытым, потом подземным способом (рис. 1.13). Отработка прибортовых запасов лежачего бока осуществлялась с помощью штолен, спирального съезда и подготовительных выработок, а также наклонного ствола, пройденного ранее. Отбитая руда перепускалась по рудное тело; 2 - контур карьера; 3 - штольни; 4 - спиральный съезд; 5 - наклонный ствол Как известно, при разработке месторождений комбинированным способом наиболее перспективна схема вскрытия карьера с использованием капитальных рудоспусков. Применение их для перепуска руды в подземные транспортные коммуникации позволяет создавать новые схемы разработки. Например, проф. В.А. Щелканов предложил спирально-круговую схему, при которой отработку уступа ведут вокруг капитального рудоспуска. В этом случае эффективно применение конвейерного транспорта по следующей схеме: экскаватор - перегрузочное устройство - конвейер - рудоспуск, а также появляется возможность создания поточной технологии. Использование капитальных рудоспусков на карьер может привести к сокращению средней длины внутрикарьерного транспортирования автосамосвалами. Исследованиями проф. В.А. Щелканова и А.А. Чижова установлена формула, по которой определяется средняя длина внутрикарьерного транспортирования: Z = (m -l)lH + mlzxp, где т - число уступов, с которых производится транспортирование горной массы в один рудоспуск; lH=h/I - наклонная длина съезда; h - высота уступа; / – руководящий уклон автомобильного съезда; lг.ср - средняя длина транспортирования по горизонту. Для условий Тейского карьера они установили изменение параметров транспортирования в зависимости от места заложения рудоспусков. Наиболее целесообразной оказалась схема с делением карьерного поля на участки и расположением рудоспусков в центре тяжести их запасов, при которой средняя длина транспортирования руды по горизонту составляет 120 м, вскрыши – 140 м, а по карьеру (с двух верхних и двух нижних уступов) 400 м и 450 м соответственно[55].
Основные факторы, влияющие на выбор стратегии освоения при проектировании отработки запасов месторождения
Анализ опыта комбинированной разработки рудных месторождений показывает, что для реализации идеи этого способа необходимо на стадии проектирования устанавливать рациональные параметры комбинированной геотехнологии, заключающейся в рациональном сочетании увязанных в единый комплекс технологических элементов открытых и подземных работ, чтобы обеспечить в различных горно-геологических и горнотехнических условиях высокие технико-экономические показатели открыто-подземной разработки рудных месторождений[27].
При проектировании комбинированной разработки рудных месторождений особое место отводится необходимости совершенствования схем взаимодействия открытых и подземных технологий. Поэтому при определении стратегии освоения рудных месторождений комбинированной разработкой и установлении ее рациональных основных параметров необходимо учитывать горно-геологические, горнотехнические и горнотехнологические факторы [27]. Качественное и полное использование георесурсов с учетом горно геологической характеристики минерально-сырьевой базы горнодобывающих предприятий определяются требованиями комплексного освоения недр [54]. При проектировании комбинированного способа разработки необходимо учитывать влияние горно-геологических характеристик месторождения, оказывающих влияние на выбор параметров горнотехнических систем: - мощность; -угол падения рудной залежи; - длина по простиранию; - длина по падению рудной залежи; - распределение содержания полезных компонентов в рудной залежи; - физико-механические характеристики массива. Мощность залежи оказывает большое влияние на величину фронта горных работ и площадь сечения выработанного пространства. Для открытых горных работ мощность является фактором, определяющим порядок развития горных работ, а при подземной выемке влияет на выбор системы разработки [17, 66]. В.Р. Именитов выделяет постоянные и переменные горногеологические факторы, влияющие на выбор системы подземной разработки. К постоянным факторам он относит: устойчивость руды и вмещающих пород, мощность и угол падения рудного тела, морфологию. К переменным: склонность руд к слёживанию, самовозгоранию, включения пустых пород, ценность руды, наличие или отсутствие налегающих пород над отрабатываемым подземным способом участком, необходимость сохранения поверхности и другие[66]. Длина рудного тела по падению и высота слоя налегающих пород на открытых горных работах оказывают существенное влияние на выбор рациональной глубины карьера. При проектировании рудника длина рудного тела по падению определяет предельную глубину горных работ. Необходимость сохранения земной поверхности определяет выбор приемлемой по постоянным факторам системы ведения подземных горных работ, а при отсутствии этой необходимости – системы с закладкой выработанного пространства. Ограничивающим фактором при выборе системы разработки для подземной части месторождения, когда речь идет о комбинированной геотехнологии являются горнотехнические и горно-геологические условия[21-24, 67]. Длина по простиранию рудного тела определяет выбор способа отвалообразования на открытых горных работах. Например, на месторождениях с длиной рудного тела по простиранию более 1000 м возможно применение внутреннего отвалообразования [54]. Угол падения залежи влияет на выбор варианта комбинированного способа разработки месторождения. Варианты, предусматривающие свободный выпуск руды с одновременным приданием бортам безопасного угла откоса, применяются в основном при крутых углах падения рудных тел, но они не должны превышать углов обрушения. В варианте с полным заполнением выработанного пространства породами вскрыши угол падения должен быть порядка 79 при мощности залежи менее 100м [29, 39]. Немаловажным фактором является распределение содержания полезного компонента на месторождении, оказывающее существенное влияние на выбор технологии добычи руды (способа вскрытия и подготовки запасов, способа управления качеством руды и т.п.), а также на технологии переработки руд. Так, при выборе способа разработки следует учитывать распределение запасов по глубине залегания рудного тела, которые могут меняться в зависимости от содержания полезного компонента. Для осуществления контроля над площадью сечения выработанного пространства, шириной и скоростью подвигания фронта работ, необходимо учитывать физико-механические свойства массива. Данные свойства оказывают влияние как на безопасные углы откоса бортов карьера и открыто подземного яруса, так и на устойчивость горных выработок и предельные пролеты обрушения. Производительность буровой и погрузочной техники также зависит от физико-механических свойств массива, которые влияют на скорость механического бурения для буровой техники и на процентный выход негабарита для погрузочной [22, 39]. Для того чтобы определить уровень воздействия физико-механических свойств на параметры комбинированной разработки, необходимо оценивать взаимовлияние взрывных работ при открытом и подземном способе. Упущение этого момента в первую очередь скажется на безопасности ведения работ, ведь есть риск нарушения целостности массива, а также снижению устойчивости поддерживающих элементов в горных выработках [44]. При разработке рудных месторождений важным фактором, обусловливающим рациональный подход к выбору способа и технологии добычи руды, является изменчивость горно-геологических условий отдельных участков (параметров элементов залегания, морфологии, качества руды, физико-механических свойств и характеристик вмещающих пород). Изменчивость влияет на технико-экономические показатели добычи руды не только на отдельных участках, но и в целом по всему месторождению, что приводит к необходимости внесения корректировок в параметры комбинированной разработки [7]. Приведенные горно-геологические факторы определенно влияют на выбор и эффективность открытых и подземных технологий и являются основными исходными данными при проектировании комбинированного способа разработки месторождения. При освоении месторождения различными комбинированными геотехнологиями в меньшей степени уделяется внимание горно-геологическим факторам взаимовлияния открытых и подземных способов разработки, в связи с этим при выборе стратегии ведения комбинированных работ нежелательно устанавливать параметры на открытую, подземную и открыто-подземную разработку раздельно [68].
Основы линейного программирования
Рассмотрим несколько ситуаций, в которых получение оптимального решения недостижимо. 1) Предположим, что полученное базисное решение задачи на максимум не оптимально: в индексной строке имеется, например, один положительный коэффициент. Тем самым определена переменная, которую следует ввести в базис. Вместе с тем коэффициенты разрешающего столбца неположительны. Следовательно, ввести эту переменную в базис нельзя: это приводит к недопустимому решению. В таком случае задача не имеет решения по причине неограниченности целевой функции в ОДР. 2) Предположим, что при поиске первого базисного решения наталкиваемся на недопустимые решения и не удается получить допустимого решения. В таком случае задача не имеет решения по причине несовместности условий-ограничений задачи.
Методы линейного программирования широко используются по причине доступности ПО для решения задач ЛП высокой размерности и возможности анализа решений при вариации исходных данных.
Базируясь на общих схемах отработки месторождений комбинированным открыто-подземным способом и анализируя направления взаимовлияния этих двух технологий, целесообразно на отрабатываемом месторождении выделять геолого-технологические элементы, включающие перечень всех технологических процессов и операций, характерных для комбинированной разработки данного месторождения. При отработке месторождения монотехнологией (открытой или подземной) в качестве основных рассматриваются элементы преимущественного горизонтального развития (например, этаж при подземной технологии или уступ при открытой). Для комбинированной открыто-подземной разработки такой геолого технологический элемент окажется развитым преимущественно в вертикальном направлении: участок (слой) месторождения, например, между двумя вертикальными плоскостями. Такой элемент более чувствителен к взаимным влияниям открытой и подземной технологий, лучше отражает специфику схемы многоярусной комбинированной разработки и позволяет проектировать принципиально новые методы и приемы управления технологическими процессами. На отработку месторождения составляется проект, в котором заведомо делят его на уступы при открытом способе разработке и на этажи при подземном. То есть месторождение разделяется на горизонтальные слои, в пределах которых анализируют горно-геологические показатели (условия залегания рудных залежей, физико-механические свойства пород, распределение содержания и др.). На основе существующего опыта отработки месторождений разрабатываются возможные технологические решения (порядок отработки месторождения, схема вскрытия, система разработки, транспортирование рудной массы, управление качеством руд и др.) в пределах горизонтального слоя. После чего в пределах горизонтального слоя месторождение разделяется на добычные участки, в которых выделяются очистные единицы. Определив все необходимые технологические и технические решения, переходят на нижележащий или вышерасположенный горизонтальный слой (следуя один за другим). В этом горизонтальном слое также рассматриваются горно-технологические решения, но уже с учетом предыдущего слоя, чтобы очистные единицы были соостны (т.е. использовались предыдущие рудоспуски, учитывались транспортные потоки и т.д.). Но все-таки основные горные работы (проходческие, подготовительные и очистные) развиваются в пределах горизонтального слоя. Это логично, потому что и при открытой разработке, и при подземной общие направления отработки месторождения развиваются сверху вниз. Но бывает, что при подземной разработке горные работы ведутся снизу верх. Таким образом, отработка этих слоев уже производится по вертикали. Но слои сами по себе, а уже на втором плане отработка снизу вверх или сверху вниз. Для отдельной разработки месторождения либо открытым способом, либо подземным такая схема объективна. При комбинированном способе такая схема становится нехарактерной, тем более что наиболее выгодной и с экономической точки зрения и с технологической окажется одновременная разработка. При разработке месторождения в самой верхней его части и где-то довольно глубоко внизу одновременно, а при этом между этими частями остается слой, который еще предстоит отработать карьеру или подземному руднику, происходит вторжение горных работ в вертикальную плоскость на разных вертикальных уровнях. Под транспортными потоками при комбинированной разработке понимается то, что карьерную руду необходимо перепускать в подземные коммуникации, к которой будет подключаться руда подземного рудника. Таким образом, будет происходить управление рудными потоками не только по количеству, но и по качеству, потому что, как правило, с глубиной качественные характеристики руд изменяются (увеличивается содержание полезных компонентов, уменьшается степень окисленности, содержание вредных примесей вверху больше, чем внизу, и т.д.). Идея заключается в следующем. Так как разработка месторождения ведется и в верхней, а также и в нижней его части, значит отрабатываются качественно различные руды, что позволяет их выгодно смешивать. В горизонтальных слоях смешивание или возможность смешивания качественно различных руд появлялась только в пределах этого слоя, в котором изменчивость качественных характеристик руд значительно меньше, чем вертикальном направлении. То есть технологии в горизонтальной плоскости слабо направлены на эффективное смешивание или управление качеством руды при добыче. Но комбинированная разработка более эффективно решает эту задачу. Следовательно, необходимо использовать особенности комбинированной разработки по максимуму, то есть должны качественно разные руды месторождения отрабатывать в вертикальном слое. Смешивать разные руды, находящиеся на разных уровнях вертикального слоя, и выгоднее и эффективнее и с точки зрения управления качеством, и с точки зрения экономики.
Оптимизация транспорта рудной массы
Как уже отмечалось, повышение эффективности работы горнорудного предприятия зависит от полноты использования комплекса горных выработок как при открытом способе, так и при подземном.
Проведение перепускных горных выработок при комбинированной разработке месторождений приводит к снижению затрат на транспортирование рудной массы от места ее добычи до обогатительной фабрики. Увеличение числа добычных участков (забоев) позволяет обеспечивать постоянное проектное содержание полезного компонента в рудной массе с учетом распределения его в месторождении, а также повышение извлечения ценных компонентов при переработке рудной массы на обогатительной фабрике. В связи с большим количеством участков и громоздкими расчетами возникают сложности в планировании добычных работ. Для решения задач, связанных с управлением рудными потоками при обеспечении заданного планом объема добычи рудной массы с соблюдением планового содержания полезного компонента в ней и минимизацией эксплуатационных затрат, расходов, был разработан программный комплекс «Управление рудными потоками при комбинированной разработке рудных месторождений». В основу разработанного программного комплекса положено линейное программирование симплекс-методом, в котором весь процесс решения делится на три этапа: поиск исходного базисного решения, поиск опорного и затем оптимального решения. Идея метода симплекс-таблиц заключается в целенаправленном переборе вершин симплекса. Симплексный метод решения задачи линейного программирования основан на переходе от одного опорного плана к другому (перебирая симплекс вершины), при котором значение целевой функции возрастает (убывает). Использование симплекс метода в программном комплексе позволяет решать большое количество задач, связанных с планированием горных работ, организацией и управлением горным производством. Основным преимуществом выбранного метода является адекватное описание условий решаемых задач и соответственно получение результатов, сопоставимых с действительностью. Программный комплекс написан на языке Delphi. С учетом особенностей языка Delphi разработанный программный комплекс состоит из заголовка программы (Управление рудными потоками при комбинированной разработке рудных месторождений), поля используемых модулей Uses (к примеру, Фабрика, Участки и т. д.), которые могут не входить в саму структуру, а также блока описания и исполнения (начинаются составным оператором begin и заканчиваются end). Интерфейс разработанного Последовательность заполнения диалогового окна «Управление рудными потоками при комбинированной разработке рудных месторождений»: Группа полей «Фабрика». Данная группа полей «Фабрика» является исходной информационной базой, которая определяет граничные условия решаемой задачи в части обеспечения необходимого объемов добычи с учетом требований к качеству рудной массы: - в поле «Минимальное содержание, %» вводится плановое минимальное содержание полезного компонента, находящегося в рудной массе, поступающей на обогатительную фабрику (в процентах); - в поле «Максимальное содержание, %» вводится плановое максимальное содержание полезного компонента, находящегося в рудной массе, поступающей на обогатительную фабрику (в процентах); - в поле «Плановая мощность, тыс.т» вводится плановое производственная мощность обогатительной фабрики в заданном количестве (в тыс. тонн). Группа полей «Участки». Данная группа включает в себя исходную информационную базу по объемам добычи полезного ископаемого и модули планирования при решении различных вариантов оптимизационных задач по управлению рудными потоками при комбинированном способе добычи. Основной целью данного блока программного комплекса является количественное обоснование оптимальных решений, т.е. выбор из возможных вариантов тех, которые по технико-экономическим показателям являются более выгодными. Следует отметить, что решение задач осуществляется исходя из анализа результатов эксплуатационных затрат на транспортирование рудной массы из карьера и подземного рудника с учетом особенностей комбинированного способа разработки: - кнопка «Добавить» позволяет увеличить число добычных единиц (забой по добыче руды) от У(1) до У(N) в зависимости от определенной для конкретных горно-87 геологических и горнотехнических условий максимальной производственной мощности по горным возможностям; - кнопка «Удалить» убирает при необходимости соответствующий участок У(N); - в поле «Объём руды, тыс.т» вводятся значения количества запасов рудной массы, подготовленной к выемке на конкретном участке (в тыс. тонн); - в поле «Затраты на добычу, руб/т» вводится сумма удельных затрат на добычу, транспортирование, поддержание очистного пространства одной тонны рудной массы (в руб/т); - в поле «Содержание п.к. в руде, %» вводится значение содержания полезного компонента в конкретном отрабатываемом участке (в процентах); - в поле «Макс. объём добычи, тыс.т/г.» вводится максимальный объем добычи руды по конкретному отрабатываемому участку (в тыс.т/г). В правой части программы «Управление рудными потоками при комбинированной разработке рудных месторождений» находятся кнопки управления выполнением решения: - F(x) min (max) – позволяет максимально минимизировать эксплуатационные затраты по добыче, транспортированию, поддержанию очистного пространства с учетом требований, предъявляемых к качеству добываемой рудной массы. После нажатия кнопки «Выполнить» в правой части программы появляется таблица с найденным решением. Последовательно нажатие кнопки «Выполнить» приводит к поиску всех найденных оптимальных решений (рисунок 4.2). Пример разработанной программы соответствует решению, приведенному в разделе 3.3. Появления окна «Решение не найдено» означает, что либо все искомые решения уже были найдены, либо нет решений, что требует проверки введенных данных.
