CC BY
20
УДК 543.4:5.44.2
А. Р. Мухутдинов, З. Р. Вахидова, И. Н. Здрок
СОЗДАНИЕ ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА SOLID SOIL ДЛЯ РЕШЕНИЯ
ПРОИЗВОДСТВЕННО-ТЕХНИЧЕСКИХ ЗАДАЧ В ГОРНОМ ДЕЛЕ
Ключевые слова: программный комплекс, автоматизированный расчет, информационные технологии в горном деле, расчет зарядов промышленных взрывчатых веществ, расчет электровзрывных сетей, расчет параметров буровзрывных работ, расчет безопасных расстояний и энергетических характеристик.
В данной работе разработан программный комплекс, который позволит инженерам на высоком уровне решать многие производственно-технические, организационные и управленческие задачи в горном деле.
Keywords: program complex, the automated calculation, information technologies in mining, calculation of charges of industrial explosives, calculation of electroexplosive networks, calculation ofparameters of drilling-and-blasting works, calculation of safe distances and energy characteristics.
In this paper we developed a software package that will allow engineers at the highest level to solve many production and technical, organizational and managerial challenges in the mining industry.
Введение
Информационные технологии [1,2] предназначены для решения различного вида задач, возникающих на каком-либо этапе горного производства, прежде всего, для информационного обслуживания всех работников предприятий, связанных с принятием управленческих решений. Здесь информация обычно представляется в виде регулярных или специальных управленческих отчетов и содержит сведения о прошлом, настоящем и возможном будущем предприятия. Автоматизация офиса предполагает организацию и поддержку коммуникационных процессов как внутри производства, так и с внешней средой на базе компьютерных сетей и других современных средств передачи и работы с информацией.
В горном деле современная система использования информационных технологий представляет собой комплекс со следующими основными подсистемами обеспечения:
• информационное обеспечение - система классификации информации, технологическая схема обработки данных, нормативно-справочная информация, система документооборота, создание различного вида документации;
• техническое обеспечение - комплекс используемых в системе технических средств, включающий ЭВМ и средства связи;
• математическое обеспечение - совокупность методов, правил, математических моделей и алгоритмов решения задач;
• программное обеспечение - совокупность программ, необходимых на всех этапах деятельности предприятия.
В настоящее время существует множество программных продуктов [3-5], обеспечивающих информационные технологии обработки различного рода информации. К ним относятся текстовые и табличные процессоры, системы управления базами данных, специализированные программы и др.
Применение информационных технологий в горном производстве необходимо на любом этапе проектирования, строительства, эксплуатации и основано на подборе и формировании технического и инфор-
мационного, математического, программного и организационно-правового обеспечения.
Формирование математического обеспечения систем включает комплектацию методов и алгоритмов решения функции начальных задач. При формировании программного обеспечения систем особое внимание обращается на создание комплекса программ и инструкций пользователя и выбор эффективных программных продуктов.
Многие параметры необходимой информации задают исходя из специфики и назначения [4] тех или иных способов воплощения информационных технологий. Так, необходимость автоматизации технологических процессов и оперативно диспетчерского управления может быть вызвана усложнением внутрипроизводственных связей, в частности, из-за ухудшения горно-геологических условий разработки месторождений, интенсификации горных работ, становления рыночных условий хозяйствования или по другим причинам. Этим определяются новые требования к информативной оперативности и достоверности, уровню организации управления технологическими процессами и предприятием в целом.
Методика и объект исследования
Данная статья посвящена созданию программного комплекса Solid Soil (рис.1), который позволит быстро и эффективно проводить множество различных расчетов в горной промышленности [2], которые будут описаны ниже.
На основе систематизации теоретических и экспериментальных данных, а также глубокого изучения буровзрывных работ (БВР) на Куркачинском месторождении, позволило разработать программный комплекс Solid Soil, позволяющий снизить вероятность ошибок при расчёте эксплуатационных параметров БВР и существенно сократить время на расчёт этих параметров. В программном комплексе Solid Soil (переводиться как «Твёрдые породы») используется интуитивно понятный графический интерфейс и структурированная логика программы, что позволяет легко использовать данный программный
комплекс пользователю, работающему в сфере проведения БВР. Данный комплекс с высокой скоростью и без ошибок произведёт расчёт эксплуатационных параметров (БВР, безопасных расстояний, электровзрывных сетей, зарядов промышленных взрывчатых веществ, энергетических характеристик и др.).
Рис. 1 - Программный комплекс Solid Soil
Методика использования программного комплекса проста. Пользователю необходимо выбрать интересующий его расчет, далее по нажатию кнопки появляется список решаемых задач в данном разделе. При выборе необходимой задачи, открывается специальное окно для ввода данных и вывода результата. Для ознакомления с правилами решения задачи пользователю предоставлена методика расчёта, которая присутствует в каждом модуле. Данная процедура доступна во всех разделах расчета в форме кнопки с надписью «Методика» и открыта для чтения в формате pdf (для их чтения требуется наличие программы Adobe Reader). Так же Solid Soil позволяет сохранить проведенные расчеты в отчетной форме в прикладном программном обеспечении Microsoft Office Word (независимо от версии продукта). В программном комплексе предусмотрена проверка корректности введенных пользователем данных и организована процедура для вывода сообщений пользователю об ошибках.
Программный продукт Solid Soil включает в себя следующие разделы проведения вычислений: ^ Расчет зарядов промышленных взрывчатых веществ:
a. Расчет зарядов выброса, рыхления и камуфлета.
b. Расчет удлиненных зарядов камуфлета, дробления и выброса при одной и двух открытых поверхностях.
c. Определения интервалов замедления при взрывании на выброс и при короткозамед-ленном взрывании.
^ Расчет электровзрывных сетей (РЭС):
a. РЭС при использовании конденсаторных взрывных машинок.
b. РЭС и обеспечение безотказного взрывания при постоянном токе.
c. РЭС при использовании переменного тока.
^ Расчет параметров буровзрывных работ:
a. Вторичное дробление негабаритных кусков накладными и шпуровыми зарядами.
b. Расчет параметров скважинных зарядов на уступе.
а Расчет параметров скважинной отбойки на карьерах.
d. Расчет взрыва на выброс и сброс.
e. Расчет зарядов по уступам, определение типовой серии заряда.
^ Расчет безопасных расстояний:
a. Определение радиусов опасных зон по разлёту кусков породы при взрывах.
b. Определение сейсмобезопасных расстояний.
а Определение расстояний, безопасных по действию ударной воздушной волны. ^ Расчет энергетических характеристик:
a. Расчет кислородного баланса и составление рецептуры промышленных взрывчатых веществ.
b. Определение работоспособности взрывчатых веществ и работа взрыва.
а Расчет параметров детонации взрывчатых веществ.
Алгоритм расчёта зарядов по уступам и определения типовой серии заряда был апробирован на Куркачинском месторождении, что согласуется с литературными данными [6, 7].
Результаты работы и их обсуждение
Результатом проделанной работы является программный комплекс SolidSoil, который успешно прошел отладку и тестирование. Принцип работы разработанного комплекса рассмотрим на примере расчета интервалов замедления при взрывании на выброс (рис. 2).
короткозамедленном взрывании
исходные данные
Интервал замедления t, <мс)
Скорость распространения звука в породе., плотность породы, диаметр скважины, л.н.с
Расстояние между зарядами, средний размер отдельности в массиве, скорость звука в породе
Рис. 2 - Окно расчета интервалов замедления при взрывании на выброс
Входными данными для расчета являются:
1) крепость породы по СНИП (А=10 мс/м соответствует IV категории крепости породы: мел);
2) величина линии наименьшего сопротивления (л.н.с.=3 м);
3) тип заряда (заряд выброса).
Для получения результата необходимо нажать на кнопку «Рассчитать». Расчетным параметром является интервал замедления равный 18,9 мс (необходимо выбрать электродетонаторы: ЭДКЗ-15 1Н, ЭДКЗ-ПМ-15 1 ПМ, КЗДШ 10).
В программном расчете полученный интервал замедления отличается от стандартного, поэтому комплекс Solid Soil автоматически принимает ближайшее стандартное время и определяет необходимые для буровзрывных работ электродетонаторы, что согласуется с литературными данными.
Следующим выбираем расчет параметров буровзрывных работ при скважинной отбойки на карьере (рис. 3). Исходными данными для расчета являются:
1) годовой объем добычи (V=200000 м3);
2) крепость породы (f=5);
3) трещиноватость породы (K=5);
4) высота уступа (H=7 м);
5) диаметр скважин (d=200 мм);
6) количество взрываний в неделю (n=1).
Рис. 3 - Окно расчета параметров скважиннойот-бойки на карьере
Результатами вычислений являются параметры:
- число одновременно взрываемых скважин (29);
- объем породы, взрываемой одной скважиной (134,54 м3);
- длина перебура (2 м);
- глубина скважины (9 м);
- расстояние между скважинами в ряду (4,38 м);
- масса заряда в скважине (158,76 кг);
- длина заряда в скважине (5,67 м);
- длина забойки (3,33 м).
Полученные эксплуатационные параметры буровзрывных работ обеспечивают рациональное размещение расчетного количества взрывчатого вещества в массиве, что согласуется с литературными данными.
Выводы
1. Разработан программный комплекс SolidSoil для решения производственно-технических задачи в горном деле. Он автоматизирует расчёты эксплуатационных параметров буровзрывных работ, что позволяет моделировать и оптимизировать их значение.
2. Проведена апробация программного комплекса на Куркачинском месторождении, где он подтвердил свою эффективную работоспособность.
3. Применение программного комплекса Solid Soil позволит будущим инженерам на высоком уровне решать многие производственно-технические, организационные и управленческие задачи в горном деле.
Литература
1. Попков Ю.Н., Прокопов А.Ю., Прокопова М.В. Информационные технологии в горном деле, г. 2007,стр. 201
2. Мухутдинов А.Р., Вахидова З.Р., Здрок И.Н. Программный модуль автоматизированного расчета значений параметров для проведения взрывных работ// Вестник технол. ун-та. - 2016 - Т. 19, №7. - С. 123-125
3. Мухутдинов А.Р., Здрок И.Н. Программный модуль автоматизированного расчета массы сосредоточенных и удлиненных зарядов для дробления льда// Вестник Казан. технол. ун-та. - 2015 - Т.18, № 21. - С. 128130.
4. А.Р. Мухутдинов, З.Р. Вахидова, М.Г. Ефимов Моделирование процесса горения твердого топлива в топочном устройстве // Вестник Казан. технол. ун-та. - 2014 -Т.17, № 20. - С.114-116.
5. Мухутдинов А.Р., Вахидова З.Р. Результаты изучения картины процесса горения твердого топлива с использованием информационных технологий // Вестник Казан. технол. ун-та. - 2013 - Т.16, № 3. - С. 69-72.
6. Б.Н. Кутузов «Методы ведения взрывных работ» -Часть вторая. Взрывные работы в горном деле и промышленности: Учебник для вузов - Издательство МГУ
- 2008 г - 512 с.
7. Б.Н.Кутузов , В.И. Комащенко,В.Ф. Носков и др.,«Лабораторные и практические работы по разрушению горных пород взрывом»,Учебное пособие для вузов, Москва «Недра», - 1981 - 255 с.
© А. Р. Мухутдинов - д-р техн. наук, проф. КНИТУ, muhutdinov@rambler.ru; З. Р. Вахидова - к.т.н., доцент кафедры машиностроения и информационных технологий КНИТУ им. А.Н. Туполева-КАИ, MRZulphiya@rambler.ru; И. Н. Здрок - студент КНИТУ, bugaga21@bk.ru.
© A. R. Mukhutdinov - Doctor of Science, prof. KNRTU, muhutdinov@rambler.ru; Z. R. Vahidova - Ph.D., assistant professor of mechanical engineering and information technology, KNRTU A.N. Tupolev-KAI ", MRZulphiya@rambler.ru; I. N. Zdrok - student KNRTU, bugaga21@bk.ru.
