Введение к работе
- З -
Актуальность
Основным направлением коренной перестройки деятельности горнорудных предприятий с открытым способом производства в условиях рыночной экономики является их вооружение современными методами принятия оптимальных решений на основе компьютерных технологий проектирования, планирования и управления горными работами.
Карьеры и их экскаваторно-железнодорозшые комплексы относят
ся к сложным динамическим природно-техническим комплексам, кото
рым свойственно многообразие структур й функций, выполняемых каж
дой структурной единицей. Они отличаются сложной взаимосвязью
между элементами и внешней средой, множеством и многообразием са
мих элементов и их природы, наличием локальных и общих целей
функционирования отдельных структур и элементов и в целом комп
лексов. .
Большое, множество решаемых задач при проектировании, планировании и управлении работой экскаваторно-железнодорожннх комплексов карьеров.не позволяет на основе традиционных методов выявить действительно . оптимальные решения в силу слозшости самих объектов, несовершенства разработанных методов решения задач и-значительной трудности расчетов, необходимых для обоснования решений. Получение оптимальных решений усложняются также из-за необходимости учета многочисленных взаимосвязанных и взаимообусловленных факторов, которые носят детерминированный и вероятностный. а часто и противоречивый характер' по воздействий на искомые решения.
Практика оптимизации параметров зкскаваторно-железнодорожных комплексов показала, что в условиях роста требований 'нарастающей рыночной экономики к качеству принимаемых решений необходимо не-
рерабатывать значительные обьемы информации при решении указанных задач. Это возможно только при создании прогрессивных информационных технологий, реализуемых на основе современных системных подходов и моделей решения горно-технических задач.
В связи с этим задача создания целостной и целенаправленной системы логико-статистического имитационного моделирования работы экскаваторно-железнодорокннх комплексов карьеров при разработке рудных месторождений, обеспечивающей адекватное воспроизведение процессов Функционирования экскаваторно-железнодорожных комплексов и оптимизацию выемочно-погрузочных работ во взаимосвязи с буровзрывными, путевыми работами и графиками ремонта экскаваторов, является актуальной.
Цель работы заключается в разработке методов оптимизации выемочно-погрузочных работ экскаваторно-железнодорожных комплексов карьеров на основе имитационного моделирования.
Основная идея диссертации состоит в том. что процессы выемочно-погрузочных работ рассматриваются в динамике как целостная и целенаправленная организационно-техническая система, что позволяет, адекватно воспроизводить при имитационном моделировании организацию взаимодействия погрузочного,и транспортного оборудования с учетом графиков ремонта экскаваторов, проведения буровых, взрывных и путепереукладочных работ в карьере.
Научные положения, выносымые на защиту:
1. Рациональный порядок отработки качественно-технологических блоков обеспечивается при оптимизации параметров экскаватор-но-железнодорошшх комплексов карьеров посредством логико-статистического имитационного моделирования путем фиксации перемещения экскаваторов по блок-панелям с учетом времени подготовки взрываемых блоков, переукладки железнодорожных путей и графиков ремонтов
\
- 5 -выемочно-погрузочного оборудования.
2. Геометрическая модель отрабатываемых участков уступов,
как информационная база при имитации экскаваторных работ строится
на основе данных геологической разведки, положения фронта горных
работ и транспортных коммуникаций, исходя из технологических тре-
бований к объемам и качеству добываемых руд и пород вскрыши Она формируется путем построения границ блок-панелей и контуров разграничения различных сортов руд и видов вскрышных пород с выделением качественно-технологических блоков, а также контуров взрываемых блоков, что позволяет определять степень и сроки их подготовки для выемочно-погрузочных работ.
3. Затраты на выемочно-погрузочные работы по мере насыщения
транспортной сети локомотивосоставами постепенно уменьшаются дос
тигая оптимальных значений, а затем интенсивно возрастают. При
этом взаимосвязь имеет квадратичную форму, близкую к параболичес
кой. Полученные зависимости позволяют с высокой степенью досто
верности устанавливать оптимальное количество локомотивосоставов
при использовании различных типов экскаваторов, думпкаров раз
ной грузоподъемности и рациональную длину фронта горных работ.
Научная новизне диссертации заключается в следующем: - создан программно-функциональный комплекс моделирования работы экскаваторов как единая и целенаправленная организационно-техническая система имитационного моделирования экскаваторно-же-лезнодорожных комплексов карьеров, который отличается адекватным отображением взаимодействия, взаимообусловленности и фиксацией во времени и пространстве процессов экскавации, с учетом графиков ремонта экскаваторов, подготовки экскаваторных блоков для выемки и погрузки различных типов и видов горной массы, передвижки и переукладки железнодорожных путей;
разработан новый метод геометрического моделирования отрабатываемых участков месторождения с неравномерным, распределением минерализации для имитации выемочно-погрузочных работ, в системе моделирования экскаваторно-железнодорожных комплексов, который 6 отличие от существующих, позволяет воспроизводить работу бурового и выемочно-погрузочного оборудования, а также переукладку железнодорожных путей;
установлены новые зависимости изменения затрат на экскава-торно-железнодорожные комплексы карьеров от изменения применяемых моделей экскаваторов и думпкаров, а также от протяженности, фронта работ на уступах и количества локомотивосоставов, включенных в работу комплексов.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендации подтверждается результатами внедрения разработанных методов.алгоритмов и программных средств в производство, достатояно высокой сходимостью полученных результатов при моделировании с данными ИХ технико-экономического анализа и практики работы. экскаваторн.о~же~ лезнодорожных комплексов в конкретных условиях, корректным, использованием методологии системного подхода и методов математического и имитационного моделирования горно-технцческцх объектов.
Методы исследований, включают анализ и обобщение опыта эксплуатации экскаваторно-железнодорожных систем карьеров, теории и практики их проектирования и математического моделирования; методы системного анализа, имитационного моделирования больших и сложных систем, программирования на ЭВМ. а также аналитические, графические, графоаналитические и численные методы.
Практическая ценность выполненной работы состоит в том, что в результате теоретических и экспериментальных исследований разработаны комплекс методов, алгоритмы и программные средства, pea-
лизоеанные на базовых ПЗБМ и алгоритмических языках СИ и Foxbase, которые апробированы при разработке регламентов на проектирование открытых разработок и оптимизации параметров экскаваторно-желез-нодорожных комплексов железорудного карьера..
Разработанный программно-функциональный комплекс может использоваться в виде отдельной подсистемы при разработке САПР и АСУ карьеров с железнодорожным транспортом, а также при оптимизации параметров и планировании работы экскаваторно-железнодорожных комплексов рудных карьеров.
Реализация работы: Разработанные теоретические положения и результаты практических расчетов использованы и внедрены при разработке ТЭО и технического проекта карьера Итауз АО "Жезказганц-ветмета", а также при планировании горных работ Куржункульского железорудного карьера. Кроме того разработанные методы, алгоритмы и программные средства приняты к использованию при разработке системы автоматизированного проектирования карьеров и оптимизации параметров погрузочно-транспортных комплексов в ИГД HAH РК.
Апробация работы. Диссертационная работа в целом и. отдельные ее разделы докладывались и' получили одобрение на Республиканской научно-практической конференции "Состояние и развитие угольного машиностроения в Республике Казахстан" (Караганда, 1994); областной научно-практической конференции "Проблемы, перспективы и направления социально-экономического развития Жезказганской области в условиях рыночных отношений "(Яэзказган. 1994): на научно-теоретической конференции "Наука и техническое образование на современном этапе развития Республики Казахстан". (Алматы, 1994): на расширенном заседании лаборатории открытой разработки недр ИГД им. Д. А Кунаева НАН РК (Алматы, 1994) я на заседании кафедры открытых горных работ КазНТУ (Алматы. 1995).
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 5 печатных работ общим объемом 1.2 печатных листов.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, списка использованной литературы из 101 наименования и приложения. Она содержит 159 страниц машинописного текста, включая 21 таблицу и 43 рисунка.