Введение к работе
Актуальность работы. Повышение научно-технического уровня проектных институтов и эффективности функционирования горных предприятий, разрабатывающих месторождения открытым способом, во многом зависят от степени их вооруженности современными технологиями проектирован"я карьеров и планирования горных работ. При этом важная роль отводится разработке и широкому внедрению в практику систем автоматизированного проектирования (САПР) карьеров. Создание автоматизированных систем проектирования и планирования открытых горных работ невозможно без разработки эффективных методов математического моделирования месторождений и карьеров, которые обеспечивают многовариантность, а, следовательно, и оптимальность принимаемых решений при обосновании главных параметров карьеров.
Существующие методы математического моделирования месторождений и карьеров разработаны для решения определенных горногеометрических задач и, как правило, для конкретных месторождений. Кроме того, они строго орентированы на определенный вид исходной информации 'пог .зизонтные планы и подсчетные геологические разрезы) и редко используют первичные геологические данные в виде данных опробования разведочных выработок. Все это не позволяет использовать их в качестве полновесной информационной основы для интегрированных систем автоматизированного проектирования и планирования открытых- горных работ. Различные принципы и подходы, положенные в основу при разработке моделей, делают их, практически несовместимыми в рамках единой системы і. не позволяют их совместное использование и взаимозаменяемость при горногеометричес-
- 4 -ком анализе месторождений и карьерных полей.
В связи с. этим возникла потребность создания таких математических моделей месторождений и карьеров, которые бы отвечали общесистемным требованиям и позволяли бы использовать их как информационную основу при автоматизированном проектировании главных параметров карьеров, установлении направления развития и оптимальных планов открытых горных работ.
Поэтому создание научных основ и методов математического моделирования месторождений и карьеров как информационной подсистемы систем автоматизированного проектирования карьеров, обеспечи-ва-дих решение всего круга взаимосвязанных и взаимообусловленных горногеометрических задач открытой разработки и позволяющих выявлять оптимальные решения при установлении главных параметров карьеров и направления развития горных работ, является актуальной задачей сегодняшнего дня.
Цель работы. Разработка эффективных методов установления рациональных параметров карьеров посредством объемного математического моделировани.: сложноструктурных месторждений и развития горных работ.
Основная идея работы заключается в том, что при определении рациональных параметров карьера на стадии проектирования для повышения достоверности результатов используется объемное математическое моделирование, обеспе'*явающее адекватность воспроизведения горно-геологическлх и геометрических параметров реа-ьным условиям.
Научные положения, защищаемые в диссертационной работе:
- совокупность . необходимых процедур моделирования при решении вадач горногеометрического анализа определяется характеристикой сеточной области, оконтуривающей подсчетные блоки, которые являются основой предлагаемой классификации математических моде-
- 5 -лей месторождений и карьеров;
установление конечных контуров карьера осуществляется на основе комплексного подхода, в котором сочетается метод интерактивной машинной графики, обеспечивающий их рациональную корректировку, и принципы определения конечных границ карьера;
общая стратегия отработки запасов карьерного поля устанавливается на основе построения объемного графа многовариантности направления развитая горных работ, специфика которого заключается в возможности моделирования обособленных рабочих зон с различной интенсивностью углубк" в пространстве карьерного поля.
Кроме того, автором защищаются методы построения: а) объемных геологических блоков по контурам рудных залежей на смежных вертикальных разрезах с последующим их разбиением на горизонтальные слои; б) погоризонтных планов на основе математической модели наклонных эалежей.
Научная новизна работы заключается в том, ч~о:
- предложена классификация математических моделей месторож
дений и карьеров, основанная на характеристике сеточной области,
оконтуривающей карьерное поле и подсчетше элементы, учете расположения информации относительно узлов сетки; способе воспроизведения модрлир.. эмых объектов, параметров карьера и систем разработки;
- создан интерактивный комплекс оптимизации конечных конту
'ров карьера, имеющего несколько аон углубления, что обеспечивает
максимальное вовлечение вапасов полезного ископаемого в открытую разработку;
- разработан метод установления рационального направления
углубки карьера на основе построения объемисто графа многовариан
тности развития горных работ, имеющего циклы и отличающегося тем.
что он позволяет моделировать обособленные рабочие зоны с различной интенсивностью их отработки;
разработан метод восстановления пространственной формы подсчетных блоков по контурам рудных залежей на смежных вертикальных разрезах с последующей разбивкой их на горизонтальные слои, заключающийся в нахождении точек соответствия и соединения их ребрами, формирующими поверхность подсчетного блока-,
разработан метод автоматизированного построения погори-зонтных планов на основе математической модели наклонных пластов, заключающийся в нахождении пересечений изолинии горизонта с кон-ту:тми рудных залежей.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций диссертационной работы подтверждается:
корректным применением фундаментальных положений теории открытой разработки месторождений;
сходимостью экспериментальных (смоделированных) данных с данными практики;
внедрением результатов исследований, методик, алгоритмов и программ в практику проектирования открытых горных работ.
Практическая значимость выполненной работы заключается в юзможности использования при разработке САПР карьеров:
предложенной классификации математических моделей для достижения выбора рациональной модели, соответствующей реальным горно-геологическим и техническим условиям разработки;
методики, алгоритмов и программ математического моделирования сложноетруктурных многокомпонентных месторождений и карьеров для установления рациональных параметров карьеров, снижения трудозатрат и повышения надежности при подготовка исходной ифор-мации, повышения точности, достоверности, удобства и наглядности
расчетов и выходных форм.
Реализация результатов в промышленности. Разработанные автором теоретические положения и результаты практических расчетов использованы при разработке "Технике-экономического обоснования освоения месторождений Джиландинской группы" (Гипроцветмет, 1991 г.), Технического проекта (Гипроцветые1", 1992 г.), а также ТЭО строительства Киландинского рудника АО "Жезказганцветмет" (Жезказ-ганНИПИцветмет, 1S95 г.). Кроме того результаты диссертационной работы использованы при разработка регламента ка проектирование карьера Покро-Север СТД НАН РК, 1S94 г.),
Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ.
Автор глубоко благодарен ведущему научному сотруднику кандидату технических наук В.Ф. Съедину и коллективу лаборатории открытой разработки недр за постоянное внимание при подготовке диссертации, научно-методическую помощь и оценку результатов исследований.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы опубликованы в технической литературе [104,108-113,116-1183 и докладывались на: Всесоюзном научно-техническом совещании "Разработка и применение систем автоматизированного проектирования и АСУ горного производства (Алма-Ата, 1987); Республиканской конференции по проблемам вычислительной математики и автоматизации научных исследований (Алма-Ата, 1988); XI Всесоюзном симпозиума "Логическоь управление с использованием ЭВМ" и 1Х-м Координационном совещанич "Математическое обеспечение интеллектуальных систем САПР-ГАМ" (Орджоникидзе, 1988); Республиканской научно-практической конфеоенции "Разработка научныл основ комплексного освоения месторождений с учетом изменения минерально -сырьевой базы действующих рудников" (Алма-Ата, 1989); научно-практической конферен-
ціпі "Казахский язык- язык науки" (Алмзты, 1990), научно- технической конференции "Молодежная инициатива и цветная металлургия" (Алма-Ата, 1933), Международной конференции "Минеральные ресурсы - важнейший фактор интеграции Республики Казахстан в систему ми-РОЕСЙ экономики" (Алматы, 1993); научно - теоретичэской конференции "Научно - техническое образование на современном этапе развития Республики Казахстан" (Алмати,. 1994).
Обьем работы. Работа содержит 171 страниц, 39 рисунков, 21 таблиц.