К вопросу оптимального годового планирования горных работ на карьерах Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

© Н.Н. Мелииков, О.В. Заровиенко, 2002

УЛК 622.014.2

Н.Н. Мелииков, О.В. Заровиенко

К ВОПРОСУ ОПТИМАЛЬНОГО ГОЛОВОГО ПЛАНИРОВАНИЯ ГОРНЫХ РАБОТ НА КАРЬЕРАХ

Планирование горных работ на карьерах производится непрерывно для различных периодов времени. Задачей оптимизации годового плана горных работ карьера заключается в определении объемов добычи руды и вскрышных пород на различных участках карьера, обеспечивающее выполнение директивных заданий и требования технологии ведения горных работ при минимальных затратах.

В соответствии с направлением развития горных работ, определенным при перспективном планировании, на годовой период определяется набор блоков по уступам, при разработке которых будет выполнен план по полезному компоненту (металлу), руде, горной массе при ограничениях по объемам, а также технологии ведения горных работ.

При разработке сложноструктурных залежей рекомендуется решать задачу набора годовых объемов в два этапа.

На первом этапе решения определяются контуры блоков, обеспечивающих плановые задания. При этом используются целочисленное программирование, целевая функция, подлежащая минимизации, представляет собой сумму годовых затрат на добычу (с учетом вскрышных работ) и переработку руды, распределенную в их контурах и горизонтах.

На втором этапе из числа блоков горного массива набираются непосредственно объемы руды; управляемой переменной является объем руды, вынимаемой из каждого блока, находящегося в пределах оптимальных контуров.

Рис. 1. а) Разрез борта карьера б) планограмма отработки погоризонтных объемов

Решение планирования на втором этапе сводится к задаче линейного программирования, целевой функцией также является суммарные затраты на разработку и переработку руды, а ограничения также учитывают требования по объемам и технологии горных работ. Задача квартального планирования, т.е. распределение объемов по кварталам, решается аналогично задаче годового планирования.

Считается, что при квартальном планировании необходимо и возможно учесть колеблемость содержания метала в рудных блоках и стабилизировать содержание в добываемой руде. Поэтому целевая функция представляет собой минимум дисперсии содержания металла в контурах, определенных при годовом планировании, для первого этапа решения задачи. При этом определяются квартальные контуры рудных уступов и распределение их по кварталам.

Для второго этапа решения задачи целевая функция, подлежащая минимизации, представляет собой дисперсию по рудным блокам. Ограничения этой модели аналогичны ограничениям задачи годового планирования.

При месячном планировании горных работ необходимо распределить буровые станки и экскаваторы по уступам и квартальным объемам горных работ. В качестве управляемой перемен-

ной принимаются месячные объемы разработки горной массы из ц-блока и к-экскаватором. В качестве критерия оптимальности, как и при квартальном планировании, принята дисперсия содержания металла в месячном объеме руды.

Анализ методов и практического опыта планирования горных работ позволяет отметить некоторые отрицательные особенности.

Как правило, использование методов линейного программирования приводит к необходимости решать задачу большой размерности, с большим числом переменных и ограничений.

Технологические ограничения на подвигание фронта горных работ в определенных условиях дают ошибочные результаты. В некоторых условиях при планировании на решение задачи влияет не только число переходов экскаваторов из одного забоя в другой для обеспечения показателей качества рудопотока, а наличие забоя, где по технологическим условиям может работать экскаватор.

Задача планирования развития горных работ в существенной мере осложняется при необходимости разноса крутых бортов карьера при отсутствии транспортных берм на уступах. Последовательность отработки поус-тупных объемов горной массы зависит от конфигурации борта на моменты начала и окончания работ. Так, например, на рис. 1а показано, что планируется подвигание борта с сохранением на конечный момент его первоначальной конфигурации, причем ширина берм меньше ширины транспортной бермы.

Очевидно, что при одновременной отработке всех уступов, что определяет минимальное

а.

б.

ИШ

1 ШИ*

11

т м ■■1

Рис. 2. План горных работ при подвигании крутого борта Рис. 3. Планограмма отработки двух участков карьера с

_________________________________________________________________крутыми бортами______________________________________

время подвигания борта, горные работы на каждом уступе, кроме верхнего, необходимо вести в два этапа.

На первом этапе выемка горной массы производится в таких объемах, при которых на вышележащем горизонте остается транспортная берма Бтр, объемы первого этапа каждого уступа уменьшаются на величину

(Бтр- Бб) (п-1) Н Ьф, где п - номер уступа. На втором этапе производится выемка оставшихся под транспортными бермами объемов горной массы, при этом в зависимости от скорости подвигания забоев по уступам возможны технологические перерывы во времени между первым и вторым этапами. Последовательность выемки по-горизонтных объемов определяется производительностью экскаватора О и минимальным по технологии горных работ интервалом по фронту между экскаваторами на смежных уступах 1и. (рис. 2) Через эти параметры рассчитывается интервал времени между началом отработки смежных горизонтов

и = 1и Н А/О

Если время Т подвигания фронта участка на расстояние Ь меньше планового, например, 12 месяцев, то, переместив погори-зонтные объемы в крайне правое положение , можно получить ограничения по времени отработки

каждого горизонта, а также длительность и интервалы времени отработки каждого погоризонтно-го объема. Задачу распределения погоризонтных объемов в определенных интервалах необходимо решать одновременно с планированием объемов на других уступах, с учетом запасов металла в погоризонтных объемах, а также с учетом необходимости полной загрузки горного и транспортного оборудования.

При рассмотренных выше способах подготовки исходных данных задачу планирования горных работ целесообразно представить в виде сети, элементами которой являются объемы горной массы в размере месячного плана. Эти элементы располагаются по каждому горизонту в определенных выше интервалах. Элементы могут быть значимыми, если производится выемка объектов и планируется работа экскаватора в данном забое, и пустыми, если выемка не планируется и экскаватор перегоняется в другой забой. Сумма значимых элементов по горизонту равна объему горной массы, предназначенной в планируемый период. Планирование заключается в последовательном наборе элементов на определенный период-квартал, месяц, неделю, с плановыми значениями основных показателей.

На рис. 3 показана планограмма подвигания крутых бортов на двух участках карьера, (первый

участок - горизонты 1, 2, 3, 4, второй участок - горизонты 5, 6 ), причем горизонты 2, 4, 6, - рудные с известным содержанием металла по горизонтам и по месячным объемам.

Использование планограммы позволяет

• набрать помесячно объем металла в руде с наименьшими отклонениями от плана,

• набрать помесячно объемы горной массы с наименьшими отклонениями от плана, т.е. в максимальной степени загрузить выемочное оборудование, при этом спланировать перегоны экскаваторов и, следовательно, место и время ведения буровых и взрывных работ; в данном примере планируется в первом полугодии 3, а во втором - работа двух экскаваторов,

• минимизировать текущие затраты по периодам, в данной постановке задачи снижение текущих затрат соответствуют прежде всего уменьшению грузовой работы, т. к. необходимому количеству транспортных единиц.

В условиях большой насыщенности планируемой к разработке горной массы полезным компонентом возможно решать такую задачу с учетом усреднения показателей руды. Возможно так же решать задачу планирования с учетом создания и поддержания вскрытых запасов.

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ

Медников Николай Николаевич — профессор, доктор технических наук, кафедра « Технология, механизация и организация открытых горных работ», Московский государственный горный университет.

Заровненко О.В. - аспирант, Московский государственный горный университет.

Файл:

Каталог:

Шаблон:

Заголовок:

Содержание:

Автор:

Ключевые слова: Заметки:

Дата создания:

Число сохранений: Дата сохранения: Сохранил:

Полное время правки: Дата печати:

При последней печати страниц: слов: знаков:

МЕДНИКОВ

G:\По работе в универе\2002\Папки 2002\giab8_02

C:\Users\Таня\AppData\Roaming\Microsoft\Шаблоны\Normal.dotm

Н

Alexandre Katalov

02.07.2002 16:58:00 15

28.11.2008 18:42:00 Таня

38 мин.

28.11.2008 19:00:00

3

1 186 (прибл.)

6 764 (прибл.)