автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.22, диссертация на тему:Формирование и моделирование организационно-технологических схем горных работ на рудных карьерах

На правах рукописи

БАГРОВ Дмитрий Александрович

ж

ФОРМИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ ГОРНЫХ РАБОТ НА РУДНЫХ КАРЬЕРАХ

Специальность 05.02.22 «Организация производства (горная промышленность)»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

1 1

Москва 2009

003464611

Работа выполнена в Московском государственном горном университете Научный руководитель доктор технических наук, профессор РЕЗНИЧЕНКО СЕМЁН САУЛОВИЧ

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор ПЕТРОСОВ АРКАДИЙ АРАМОВИЧ кандидат технических наук АНОЩЕНКО НИКОЛАЙ НИКОЛАЕВИЧ

Ведущая организация - Открытое акционерное общество «Научно-технический центр угольной промышленности по открытым горным разработкам - научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по добыче полезных ископаемых открытым способом» (НТЦ -НИИОГР, г. Челябинск) Защита диссертации состоится «/({» апреля 2009 г. в часов на заседании диссертационного совета Д-212.128.03 при Московском государственном горном университете по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский проспект, д.6.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного горного университета.

Автореферат разослан марта 2009 года.

Ученый секретарь /л // / У7

диссертационного совета Я (у1^ /

доктор технических наук, профессор САВИЧ ИГОРЬ НИКОЛАЕВИЧ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В условиях рыночной экономики все большее значение приобретает среднесрочное (текущее) планирование работы предприятий, которое следует за проектированием и стратегическим перспективным планированием, предшествуя оперативному планированию и управлению производственным процессом.

Планирование горных работ является вертикальным (осуществляемым сверху вниз), в своей сути статичным. Даже годовые (текущие) планы и их показатели лишь в малой степени связаны с конкретным оборудованием. Этим обусловливается существенное различие между фактическими показателями и плановыми заданиями в первую очередь не по карьеру, а его отдельным участкам. Так, по рабочим горизонтам карьера «Эрдэнэт» фактические и плановые объемы горной массы изменяются от -30 до +135%, вскрышных работ -в диапазоне -24+122%, добычи руды от -31 до +22%.

В настоящее время организациошю-тсхнсшогичсские схемы (ОТС ОГР), объединяющие элементы системы разработки и применяемое карьерное оборудование, их расстановку и взаимодействие, лишь в малой степени используются при текущем планировании. Вместе с тем именно функционированием горного оборудования (в первую очередь экскаваторов) определяются как промежуточные, так и общие (на конец планового периода) результаты разработки.

Формирование организационно-технологических схем с использованием экскаваторно-автомобильных комплексов, применяемых на большинстве рудных карьеров, моделирование их функционирования во времени и пространстве является актуальной научной задачей, решаемой в диссертационной работе.

Цель диссертационной работы - разработка методики формирования динамической организационно-технологической схемы на рудных карьерах с экскаваторно-автомобильными комплексами и имитационного моделирования порядка ее функционирования при среднесрочном планировании горных работ.

и

. I ! *

Основная идея работы состоит в представлении элементами организационно-технологической схемы карьерного оборудования и уступных блоков горной массы, отличающихся соответственно состоянием и степенью подготовленности к разработке.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

1. Динамический подход к среднесрочному планированию горных работ на рудных карьерах с экскаваторно-автомобильными комплексами обеспечивается формированием организационно-технологических схем, включающих основное горное оборудование и горнотехнические элементы— рабочие блоки различных видов горной массы, изменяющие в производственных процессах свое состояние.

2. Очередность вовлечения в технологические процессы рабочих блоков определяется комплексной рейтинговой оценкой блоков по совокупности показателей, характеризующих направление развития горных работ, качество руды, расстояния транспортирования горной массы и перегонов основного горного оборудования.

3. Разработанные алгоритмы формирования и имитационного моделирования организационно-технологических схем, а также программный комплекс их реализации позволяют организовать планомерное развитие фронта горных работ на уступах с минимальным отклонением от заданных или возможных по горнотехническим условиям количественных и качественных показателей деятельности карьера.

Научная новизна работы:

предложен и реализован на компьютерной основе динамический подход к формированию и пространственно-временному позиционированию организационно-технологических схем открытых горных работ;

установлены состав и структура организационно-технологических схем с экскаваторно-автомобильными комплексами и их роль в системе среднесрочного планирования;

предложены критериальная база и рейтинговая система оценки приоритетности вовлечения в производственные процессы уступных блоков активных запасов горной массы;

разработаны метод имитационного моделирования функционирования организационно-технологических схем открытых горных работ и программный комплекс его компьютерной реализации.

Научное значение диссертации состоит в разработке динамического метода функционирования организационно-технологических схем, реализующего принципы непрерывности среднесрочного планирования открытых горных работ.

Практическое значение диссертации заключается в стабилизации промежуточных (квартальных, месячных) плановых показателей (объемов горной массы и руды, содержания металлов в добываемой руде), повышении производительности горных машин за счет сокращения их простоев и контроле результатов работы кавдой единицы оборудования, возможности отстройки любых промежуточных и конечного положений горных работ.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются:

детальным анализом состояния текущего планирования горных работ на рудных карьерах, сопоставлением их результатов с проектными и фактическими показателями;

корректным отображением реальной последовательности действий каждого задолженного экскаватора и бурового станка на рабочих горизонтах карьера;

использованием современных компьютерных средств и программных продуктов при имитационном моделировании развития организационно-технологических схем;

удовлетворительной сходимостью результатов планирования с фактическими показателями работы меднорудного карьера «Эрдэнэт».

Реализация выводов и рекомендаций. Разработанный метод апробирован при годовом планировании горных работ на карьере СП «Эрдэнэт» и рекомендован к реализации.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на научном симпозиуме в рамках «Недели горняка» в МГГУ (Москва, 2007 год), на научных семинарах кафедры «Организация и управление горным производством» МГГУ (Москва, 2007-2009 гг.).

Публикации. Основные результаты исследований опубликованы в 3 научных статьях.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, содержит 19 рисунков, 10 таблиц и список литературы из 78 наименований.

Основное содержание работы

В настоящее время среднесрочное, обычно годовое, планирование открытых горных работ в соответствии с проектными и перспективными плановыми наметками, существующим и ожидаемым на начало планового года положениями горных работ и их состоянием, ожидаемыми вводами оборудования, осуществляется единожды в год (в Ш-IV кварталах) в основном методами геометрического (в том числе компьютерного) анализа. Получили развитие теоретические представления о технологических, а далее и организационно-технологических схемах открытых горных работ (ТС и ОТС ОГР), в основном при их проектировании, стратегическом развитии.

Методология геометрического анализа была создана трудами акад. В.В. Ржевского и проф. А.И. Арсентьева, получила развитие в трудах акад. К.Н. Трубецкого, чл.-корр. РАН A.A. Пешкова, профессоров B.C. Хохрякова, С.В. Корнилкова, его компьютерных аспектов - в работах С.Д. Коробова, И.Б. Табакмана, В.В. Квитко, Д.Г. Букейханова, Е.В. Фрейдиной. Научные основы формирования ТС и ОТС и среднесрочного планирования созданы чл.-корр. РАН Д.Р. Каллуновым, профессорами В.Н. Ганицким, С.С. Резниченко, A.A. Петросовым, Ю.П. Астафьевым, В.А. Галкиным, В.В. Истоминым, В.М. Аленичевым, М.В. Рыльниковой, Г. Ж. Галиевым, С.А. Филипповым.

Как показывает анализ отечественных и зарубежных исследований и их результатов в разработанных прикладных программных пакетах, важной научной задачей дальнейшего развития организационно-технологических схем горных работ является реализация динамического подхода к ним, обеспечения не только конечных, но и промежуточных заданных показателей (объемов работ, качества руды и др.). Решение этой научной задачи связано с принятым в данной работе понятием организационно-технологической схемы как динамической совокупности карьерного оборудования и горнотехнических элементов.

Такая модель ОТС должна отображать как динамику расстановки и действия основного оборудования, так и динамику элементов систем разработки и вскрытия, их параметров.

Для решения поставленной задачи целесообразно использование имитационного моделирования, в котором логико-математическая модель ОТС во времени и пространстве представляет собой алгоритм ее функционирования, реализуемый в виде компьютерного программного комплекса.

При периоде среднесрочного планирования Т=1-2 года временной шаг моделирования (1) целесообразно принять равным 1-2 недели (декады). В таком интервале Т непосредственно моделируется работа основного горного оборудования - экскаваторов и буровых станков. Работа автотранспорта учитывается через другие параметры.

Горнотехническими элементами модели являются блоки пассивных и активных запасов горной массы - рабочие блоки, отличающиеся состоянием горной массы.

Структура работы соответствует последовательности решения задач, в совокупности обеспечивающих разработку и реализацию метода формирования и развития указанных организационно-технологических схем. К этим задачам относятся:

• выделение ресурсных (оборудование) и горнотехнических

элементов ОТС при среднесрочном планировании, определение их

параметров и связей (обоснование геологической, технологической и технической информации);

• обоснование критериев оценки рабочих блоков, очередности их обуривания и выемки (экскавации);

• обоснование подходов к моделированию ОТС и определение рейтингов рабочих блоков;

• разработка алгоритма формирования и имитационного моделирования ОТС и программного комплекса его реализации;

• формирование и моделирование вариантов ОТС ОГР применительно к условиям карьера «Эрдэнэт» (совместное монголо-российское предприятие), анализ результатов и разработка рекомендаций по среднесрочному планированию.

Формализация задачи функционирования ОТС ОГР на базе имитационого моделирования представлена на рис. 1.

Начальным источником информации о горнотехнических элементах является блочная модель месторождения, построение и использование которой значительно облегчается наличием прикладных компьютерных пакетов (Suipac, GemCom, Data Mine и др.), с модулями построения уступов, схем вскрытия, различных расчетов в интерактивном режиме.

Выделение областей активных и пассивных запасов сводится к анализу матриц рассматриваемого и вышележащего горизонтов. К пассивным запасам относятся области траспортных съездов (самих съездов и участков примыкания), запасы за областями съездов до откоса вышележащего уступа, расположенные под минимальными рабочими площадками на горизонте, транспортными забойными и соединительными, а также предохранительными бермами. Совокупность остальных вскрытых элементарных блоков составляет начальные активные запасы горизонта. Участки уступов более максимальной и менее минимальной ширины взрываемых блоков (по другим организационно-технологическим и экономическим соображениям) переводятся в условно-пассивные запасы. Активные запасы разбиваются на рабочие блоки в

соответствии с принятыми пределами их параметров и ограничением по минимальному объему. В данном исследовании различаются 7 видов рабочих блоков, характеризующих 7 отличных состояний горной массы.

Устойчивыми статистическими показателями процессов экскавации и бурения являются сменная производительность машин и длительность целосменных нарушений рабочих процессов. Производительности экскаваторов и буровых станков как случайные величины характеризуются нормальным усеченным законом распределения вероятностей. Для каждой единицы оборудования (]) определяются математическое ожидание (QCJ ) и дисперсия

(ОХ) суточной производительности машины, зависящие от ее мощности, срока, вида, технологических и организационных условий работы. Аварийные и плановые внутримесячные ремонты учитываются величиной 0 . . Оборудование,

остановленное на капитальный, средний или годовой ремонт, исключается из моделирования на время такого ремонта, что характеризуется величиной ^ (1 -шаг моделирования).

Технологические ограничения в первую очередь касаются рабочих блоков. Их минимальная ширина Шр6Ш=12-15 м (два ряда взрывных скважин),

максимальная ширина Шр6так= 40-45 м. Минимальный объем рабочего блока Ур.б тт = 10бс7, максимальный объем Ур 6 тах = (30 - 40)0^ .

Схема вскрытия рабочих горизонтов учитывается при планировании выделением на горизонтах областей съездов и переносом их в соответствии с намеченным положением при появлении доступных активных запасов соответствующих формы и размеров.

Ограничения на кривизну фронта работ данного уступа в плане учитываются тем, что ширина активных блоков в ближайших поперечных сечениях (через элементарный блок) не должна быть больше (меньше) его ширины (15 м): \Шаб{М) - Ша 6 \ < Шэб .

ВХОДНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Графики ПНР жскявяторов в бурстанков

Рис. 1 (начало). Формализация задачи функционирования ОТС ОГР Расстояния между откосами смежных уступов по фронту работ 1т должны быть не менее минимальной ширины рабочей площадки Шр п тЫ : 1Т > Шрппйв.

На расширенных из-за подвигания нижележащего уступа участках фронта ширина площадки IIIрп >2ШрптЫ . Возможны ограничения на подвигание

фронта работ уступов. Используются также ограничения на сохранение минимального объема активных запасов на горизонте, максимальное количество

а*Ь*с

Ны делеи и С -областей активных а пассивных

чана г л в нау-м

горичонтс

пч«гт«о жскаваторо», £ Кш1нчегтпо буровы* стпмков, Д {р

Сппмстнки фактической ирлняволвте.и.яосгн

экскаваторов.

Сгятистпюп фяь-гн'мтапй провгводетгелкнотгн [} ^

бурстаиков.

Положение юрщ-и работ

Фвксщня съездов Опмкичсния:

^ рл.т' иш)' Кш.бз. гаю'

Рис. 1 (продолжение). Формализация задачи функционирования ОТО ОГР

работающих на одном горизонте горных машин, ограничения на расстояния их перегонов (здесь через допустимое число горизонтов).

Выбор нового (следующего) рабочего блока (обуриваемого, экскавируемого) осуществляется на основании его оценки по ряду критериев:

• приоритетность направления развития горных работ, для реализации которой карьерное поле разделяется на зоны (секторы), каждой из которых присваивается соответствующий вес. Модификацией этого

критерия является концентрация горных работ, достигаемая запретом на отработку отдельных горизонтов, зон, в пределах которых в определенный период / < Т все блоки относятся к пассивным запасам;

• относительное количество руды в рабочем блоке, характеризуемое удельным числом элементарных рудных блоков с содержанием металла не ниже бортового аб {аз б > аб);

• среднее содержание основного металла в руде блока

__ "p.t.S

¿Х.ь.е.'Ч. аб.; ¿»i

• обеспечение планового объема добываемой руды Qp.„. в период t: \Qp.n.~Qp.p\tQp -A (Qp.p- расчетное количество руды в момент t, А = 0,05);

• верхнее (Kgt<Ken) или нижнее (Ке1 > Квп) ограничение текущего объема вскрышных работ (КвпКвя - текущий и плановый коэффициенты вскрыши);

• стабилизация качества руды;

• минимизация расстояний транспортирования горной массы и перегонов горного оборудования.

Критерий стабилизации качества руды, позволяющий выбирать новые рабочие блоки с учетом качества руды в ранее отработанных блоках, предусматривает: расчет содержания металла в руде отработанных блоков (с 1 по _ 1-1 É-1

i-1) на t-м шаге aMj ^CZJaMQp)l^JQp ; упорядочение рассматриваемых рабочих i i

блоков по показателю ам ; задание А — величины отклонения ам1 от планового ам„. Если |(ам, - аил)!ам ^ < А, то выбирается блок i, для которого выполняется условие шп|аЛ1--аЯЛ|. Если \{ссм, -амп)1 | > А, то возможны два случая: при aMÍ > ам п выбирается блок i с aM ¡ < ам п; при ам1 < ам п выбирается блок i с

Расстояние транспортирования горной массы каждого рабочего блока в карьере определяется от центра тяжести блока как сумма расстояний перемещения но горизонту до ближайшего съезда и от съезда к съезду на вышележащих горизонтах до выездных траншей. На основании данной информации формируется матрица расстояний транспортирования и перегонов между вершинами графа (съезды и выездные траншеи). Поиск минимального расстояния реализуется во взвешенном графе с п вершинами с помощью алгоритма Флойда-Уоршелла. Полученная в результате решения модифицированная матрица содержит кратчайшие расстояния между двумя любыми съездами или съездом и выездом из карьера. Дополнительно рассчитывается расстояние от рабочего блока до ближайшего съезда.

Построение связного списка путей графа позволяет получить подробный маршрут движения от обуренного или отработанного блока до нового рабочего блока или от рабочего блока до выездной траншеи.

Методика оценки выбираемых рабочих блоков включает: выбор основных факторов (показателей), характеризующих порядок создания и отработки запасов; экспертную оценку важности самих показателей и их конкретных значений; определение значимости выбранных показателей; нормирование показателей; определение рейтинга блоков.

Для определения веса (значимости) каждого показателя проводился экспертный опрос специалистов: горняков-технологов, геологов, маркшейдеров, обогатителя, специалиста по технологическому автотранспорту, экономиста, специалистов планового и производственно-технического отдела (всего 12 экспертов, которые по десятибалльной шкале оценивали значимость каждого показателя). Веса показателей (их относительная оценка) рассчитывались по формуле Лу /^^Ку (1 - номер эксперта; ] - номер показателя; Кц -

количество баллов, данных 1-м экспертом ,]-му показателю). При конкретных расчетах в работе учитывались следующие факторы: 1 - направление развития горных работ; 2 - содержание металла в руде блока; 3 - расстояние перевозок руды и породы; 4 - расстояние перегонов экскаваторов и буровых станков; 5 -

стабилизация качества руды. Относительная оценка экспертами показателей: 4=0,18; X, = 0,20; 4= 0,25; Л4 = 0,20; Л5 = 0,17.

Для определения значимости показателя его общий вес умножается на вес показателя Л/, зависящий от его значения (Л^ = ЛуЛ;).

Определение общего рейтинга блока осуществляется на основе обобщенного критерия, который представляет собой линейную (аддитивную)

п

свертку: Яо6 = Х^Л (^у " вес ]-го показателя; к] - значение ]-го показателя).

м

При подготовке информационной базы всем качественным показателям были даны количественные оценки в соответствии с требованиями использования обобщенного критерия. Все количественные показатели (факторы) нормализуются по ппсале [0,1].

Факторы, которые желательно увеличить, входят в интегральный показатель со знаком «+», а минимизируемые факторы при свертке берутся с отрицательным знаком.

Алгоритм формирования и моделирования организационно-технологической схемы включает этап ее формирования (подготовительный) и собственно цикл моделирования ОТС (рис. 2).

На подготовительном этапе решается задача обеспечения информацией процесса имитационного моделирования ОТС.

С использованием информации по разведочным и эксплуатационным скважинам выполняется расчет матрицы элементарных блоков по каждому горизонту, каждый элемент которой хранит сведения о размерах блока (здесь 15x15x15м), координатах местоположения (У,к), статусе блока (активный; постоянно, временно, условно-пассивный), типе блока (транспортная полоса, съезд, рабочий блок), содержании металлов в руде и др.

Наложение координат дневной поверхности на исходный куб информации формирует файл координат контуров карьера на каждом горизонте. С помощью алгоритма машинной графики определяются конечные состояния элементарных блоков (существуют или отработаны).

Рис. 2. Алгоритм формирования и имитационного моделирования ОТС

Следующая операция - выделение областей пассивных и активных запасов на каждом горизонте. Для определения области пассивных запасов отстраиваются бровки уступов, минимальные рабочие площадки, области транспортных съездов с площадками примыкания, транспортные и предохранительные бермы. После завершения построения съездов и транспортных полос формируется ориентированный граф, хранящий расстояния между съездами для нахождения кратчайшего пути транспортирования горной массы, перегонов оборудования и собственно маршрута движения с помощью алгоритма Флойда - Уоршелла.

Оставшаяся на каждом горизонте начальная область активных запасов разделяется на две (условно-пассивных и собственно активных запасов для формирования рабочих блоков), для чего параллельно верхней бровке уступа на расстоянии от нее, равном максимальной ширине взрываемого блока, проводится линия раздела. Область собственно активных запасов в ряде случаев не является сплошной.

Нарезка рабочих блоков внутри области собственно активных запасов осуществляется вдоль контура _]-го горизонта. На каждом шаге построения отстраивается перпендикуляр к контуру горизонта, рассчитываются набранный объем и длина рабочего блока, которая зависит от его объема (минимальный и максимальный - соответственно декадная и двухдекадная производительность экскаватора). Если объем превышает максимальный, то фиксируется предыдущий шаг и все набранные элементарные блоки объединяются в рабочий. Аналогична картина в случае превышения длины блока.

Рабочие блоки разделяются: по виду горной массы - на рудные (балансовая руда), вскрышные (порода, забалансовая руда), смешанные рудо-породные; по состоянию (подготовленности) — на свободные (готовые к разработке), обуриваемые, взорванные, выемочные (экскавируемые). Информация по рабочим блокам также представляет собой трехмерный массив (куб), хранящий сведения об индексе и типе блока, содержании металлов в руде, индексе и статусе горного оборудования, текущем рейтипге, объемах горной массы и руды в блоке и другие данные.

На подготовительном этапе пользователь осуществляет ввод горного оборудования в систему моделирования. Задаются численность горных машин,

основные показатели каждой: типоразмер, математическое ожидание производительности (с учетом указанных ранее факторов) и ее дисперсия, местоположение, назначаемое путем выбора машины из списка и указания на форме рабочего блока, в который предполагается ее разместить. Таким образом осуществляется привязка каждой горной машины к конкретному обуриваемому или выемочному блоку (принятые ограничения - на каждом горизонте может работать определенное количество буровых станков и экскаваторов). При установке машины в рабочий блок происходит первичный расчет срока его отработки, для чего разыгрывается производительность конкретной единицы оборудования и рассчитывается объем блока. В блок, где находится бурстанок или экскаватор, записывается день окончания работы этой машины в данном блоке.

Все рассмотренные выше этапы определяют формирование организационно-технологической схемы, далее запускается процесс моделирования. Шаг моделирования - 1 день. При каждом новом тике счетчика осуществляется проверка совпадения номеров дней моделирования и наступления очередного события и при положительном итоге происходит разбор типа события. Если закончилась экскавация, выемочный блок изымается из фонда таких блоков на горизонте и его статус изменяется на «отработанный». Автоматически изменяются статусы элементарных блоков, которые также становятся «отработанными».

Для освободившегося экскаватора составляется список обуренных блоков в пределах двух выше и ниже расположенных горизонтов, для которых рассчитывается рейтинг и в блок с максимальным его значением перемещается освободившийся экскаватор. Если список пуст, событие перемещения переходит на следующий день и фиксируется время простоя.

Ситуация с освободившимся буровым станком отличается построением списка рабочих блоков со статусом «свободные», который, как правило, гораздо больше, чем для экскаваторов. Далее осуществляется расчет рейтинга каждого «свободного» блока, перегон бурстанка, розыхрыш производительности оборудования и определения дня окончания работы, рабочим и элементарным блокам присваиваются новые статусы, цикл моделирования повторяется.

По результатам отработки в матрицу элементарных блоков вносятся изменения контуров горизонтов карьера. Осуществляется проверка моментов перерасчета запасов горизонтов, положения съездов, «перенарезки» рабочих блоков. Такие перерасчет и «перенарезка» осуществляются 3-5 раз за период моделирования Т. Блоки, в которых ведутся работы, остаются нетронутыми, а остальные уже нарезанные блоки удаляются из списка. Расчет областей запасов горной массы происходит заново: переносятся съезды и забойные транспортные полосы, нарезаются рабочие блоки, происходит перерасчет маршрутов и расстояний движения.

Следует отметить, что при нарезке блоков использован анализ коллинеарности векторов, для решения логистических задач - теория графов, при построении ориентированных графов - рекурсивные методы. Выбор рабочих блоков осуществлялся на основе многокритериальной оценки вариантов. При оценке альтернативных вариантов планирования использовано интерактивное 2D-проектирование. Для вывода информации использованы системы отчетов Crystal Reports. Применены различные системы визуального кодирования, методы математического анализа, аналитической геометрии и машинной графики.

Разработанный автором программный комплекс выполнен на основе: С++, STL, Crystal Reports, СУБД MS SQL Server 2008, MS Visual Studio 2005, ООП; предоставлена возможность интеграции со сторонним программным обеспечением (ПО). Комплекс состоит из четырех основных программ (рис. 3): «Карьер», SQL Server 2008, Crystal Reports и Fast Reports.

Программа «Карьер» - ядро комплекса, осуществляющая управление остальными тремя программами через соответствующие компоненты и выполнение семи основных программных процедур (модулей): 1. Отстройки областей собственно активных запасов окружностями, центрами которых являются элементарные блоки у верхней бровки уступа; 2. Отстройки областей автодорог окружностями, центрами которых являются элементарные блоки у нижней бровки вышележащего уступа; 3. Нарезки рабочих блоков, в процессе которой для построения перпендикуляра к верхней бровке уступа используются три точки: центр, характеризующий текущее положение элементарного блока, и две другие на расстоянии трех шагов назад и двух-трех шагов вперед; 4. Модуля

построения графа поиска кратчайшего пути; 5. Модуля расчета рейтинга рабочего блока; 6. Модуля стабилизации качества руды с систематической проверкой нахождения накопленного значения текущего содержания основного металла в руде в пределах заданного интервала допустимого его значения. При превышении предела максимальную оценку получает рабочий блок с содержанием, наиболее близким к нижнему пределу и наоборот. При нахождении накопленного содержания внутри заданного интервала предпочтение отдается блоку с содержанием, наиболее близким к плановому; 7. Модуль анализа кривизны контуров и их выравнивания с применением методов векторного анализа и математической статистики, установлением соотношения минимальной и максимальной разницы углов, их последовательности, распределения по длине и количеству, равномерного подвигания сглаженной кривой. Анализируются также сглаживаемый объем и содержание металла в рабочем блоке при отсечении его частей.

Рис. 3. Программный комплекс В программе множество статусных полей для рабочих блоков (например, «Статус отработки» со значениями свободный/обуриваемый, взорванный/экскавируемый/отработанный; «Тип блока»

рабочий/съезд/минимальная площадка; «Служебный статус1» со вспомогательными значениями при расчетах внутри программы), а также для элементарных блоков (поле «Открытость» со значениями - открыт/закрыт; поле «Тип блока» - пассивный/активный и т.д.).

SQL Server 2008 - система управления базами данных (СУБД), на которой развернута база данных «Карьер», представленная множеством таблиц, связанных отношениями нормализации, что значительно ускоряет работу с информацией, экономит и оптимизирует вычислительные ресурсы. Вся работа с таблицами ведется через запросы к СУБД. SQL Server 2008 представляет условия для хранения и обработки информации. В базе данных хранятся все исходные и рабочие переменные, матрицы данных о состояпии работ, элементарных и рабочих блоках и пр., то есть вся расчетная информация. Программа постоянно обращается за информацией к базе и постоянно обновляет вновь рассчитанную. Команды типа «Select» осуществляют выборку данных из базы, типа «Insert», и «Update» вносят в нее изменения.

На каждом 10-м шаге (в конце декады) происходит сброс счетчиков статистики в итоговое хранилище. Как видно из изложенного, каждое действие процесса моделирования находит свое отображение в базе данных.

Системы отчетов Crystal Reports и Fast Reports использованы в комплексе для получения готовой обработанной информации и соответственно вывода ее на печать и формирования файлов для работы в MS Office.

В конце процесса или заданные его моменты создаются текстовые файлы со статистической информацией по результатам моделирования и распечатываются положения горных работ.

Разработанные алгоритм имитационного моделирования организационно-технологических схем и программный комплекс апробированы для условий совместного монголо-российского горно-обогатительного предприятия «Эрдэнэт».

На карьере применяются экскаваторно-автомобильные комплексы оборудования. Коэффициент крепости горных пород по шкале проф. М.М. Протодьяконова равен 7-9, средняя плотность 2,6 т/м3. Подготовка горных пород к выемке осуществляется взрывным способом. Бурение скважин выполняется 6

станками СБШ-250 МНА. Выемочно-погрузочные работы осуществляют 6 мехлопат ЭКГ-10, одна мехлопата ЭКГ-15 и 2 гидравлические лопаты 11-994. Перемещение руды и вскрышных пород выполняется автосамосвалами грузоподъемностью 120-130 т.

На основании существующей геологической информации по скважинам, фактического положения горных работ, исходных данных о плановых показателях и технологическом оборудовании, результатов анализа критериев оценки рабочих блоков и их соотношения, пробных построений и расчетов было осуществлено формирование и имитационное моделирование шести вариантов организационно-технологических схем на карьере «Эрдэнэт», ряд заданных и результативных показателей которых приведены в табл. 1.

Таблица 1. Итоговые показатели результатов моделирования.

Показатели Варианты моделирования

1 2 3 4 5 6

1. Объем горной массы, 20,47 20,48 20,51 20,50 20,78 20,50

млн. м3 >

2. а) Добыча руды, млн. м3 10,90 12,2 11,80 12,61 12,65 12,56

б) Добыча руды, млн. т 27,80 31,11 30,09 32,15 32,25 32,03

3. Объем вскрышных работ, 9,57 8,28 8,71 7,89 8,13 7,94

млн. м3

4. Коэффициент вскрыши, м3/м3 0,88 0,68 0,74 0,63 0,64 0,63

5. Содержание меди в руде, % 0,599 0,599 0,579 0,620 0,588 0,586

6. а) Коэффициент 0,97 0,97 0,96 0,98 0,97 0,97

ритмичности по горной

массе

б) Коэффициент 0,93 0,92 0,94 0,96 0,95 0,93

ритмичности по руде

7. Грузооборот вскрыши, 65 872 57 033 59 961 54 325 55 996 54 684

тыс. т км

Объемы горной массы Угм, всех вариантов примерно одинаковы, так как задалживаемое горное оборудование одно и то же. Разница максимальной и минимальной величин Угм (варианты 5 и 1) составляет 1,53%, что

свидетельствует о равномерной работе экскаваторов при динамическом подходе к планированию.

В более широких пределах изменяется по вариантам добыча руды: отношение Qp.IШa/Qp.m■n=\,l^• Как и ожидалось, еще более расширяется по вариантам диапазон объемов вскрышных работ: отношение Ув пт/Увт[„ (варианты 1 и 4) равно 1,213. Значения максимального и минимального коэффициентов вскрыши(варианты 1 и 4) отличаются на 40%. Такой значительный диапазон результативных показателей планирования горных работ свидетельствует о значимости весов критериев оценки рабочих блоков, определяющих очередность ведения в пространстве и времени технологических процессов.

Отношения максимального к минимальному месячных объемов горной массы изменяются в пределах 1,1-1,2, а к средним объемам (коэффициенты ритмичности) сокращаются. Коэффициенты ритмичности объемов работ по горной массе и руде составляют: Кр гл( =0.965-0,981; Кр р = 0,929-0,961 (рис. 4). Высокой является и ритмичность работы каждого экскаватора (см. рис. 4).

3 500,0 3 000,0 2 500,0 2 000,0

н

3 н

1 500.0 I 000,0 500,0 0.0

I 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

месяцы

ЯЭКГ-Ю№1 □ЭКГ-10№2 ОЭКГ-Ю№3 ИЭКГ-10№4 □ЭКГ-10№5

■ ЭКГ-10№6 С1ЭК:Г-15№7 И11-994В№8 ВИ-994 В№9

Рис. 4. Динамика добычи руды (вариант 5)

Предложенный алгоритм выбора рабочих блоков, обеспечивающий стабилизацию качества, позволил в результате моделирования получить значения показателя «среднее содержание меди в руде», с точностью до 1% соответствующему принятому плановому его значению. Весомость фактора «расстояние транспортирования» ведет к отработке блоков, расположенных ближе к съездам на верхних горизонтах и, как следствие, - увеличению объемов горной массы и руды, а также более равномерному их распределению в течение года. Суммарный вскрышной грузооборот связан с весом этого критерия (см. таблицу).

Выбор организационно-технологической схемы является многокритериальной задачей. Обычно отсутствует схема, лучшая по всем критериям (доминирующая), необходим поиск лучшей альтернативы (решения), который в данной работе осуществляется с использованием метода ЕЬЕСГОА, основные этапы которого связаны с расчетами индексов согласия р и несогласия д, сравнением подсчитанных индексов с заданными уровнями согласия и несогласия, удалением из множества альтернатив доминируемых и формированием их первого ядра, вводом более «слабых» значений уровней согласия и несогласия с выделением ядер с меньшим числом альтернатив, формированием последнего ядра с наилучшими альтернативами.

Из шести моделируемых вариантов ОТС худшим по всем показателям оказался вариант 1. Далее определялись относительные веса критериев, формировались матрицы индексов согласия и несогласия оставшихся альтернатив, строился граф отношений превосходства между ними. В данном случае в подмножестве лучших вариантов остались варианты 4 и 5, из которых предпочтительным является вариант 5, в котором выше объемы горной массы и добычи руды, меньше отклонения от плановых значений расчетного коэффициента вскрыши и содержания меди в руде.

Важными промежуточными и итоговыми материалами являются расчетные положения горных работ.

Несмотря на то что применяемые при оценке критерии не относятся формально к экономическим, они активно способствуют повышению выручки от реализации продукции и сокращению производственных издержек. В первую очередь это связано с постоянным (в течение всего планового периода) поддержанием стабильного качества добываемой руды, объемов добычи руды и горной массы при сокращении перегонов и других эксплуатационных простоев

21

экскаваторов, минимизации расстояний автоперевозок. Введение организационных и технологических ограничений, постоянный контроль за их выполнением при выборе рабочих блоков способствует как повышению, так и стабилизации экономических показателей текущей производственной деятельности.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В выполненной работе дано решение научной задачи формирования и развития организационно-технологической схемы горных работ при использовании экскаваторно-автомобильных комплексов, включающее формирование основных составляющих схемы - горного оборудования и рабочих блоков горной массы, разработанные алгоритм имитационного моделирования функционирования схемы и программный комплекс его реализации.

Основные выводы, научные и практические результаты, полученные лично автором:

1. Крупнейшим недостатком современного планирования горных работ является недостаточная связь общих и промежуточных результатов, годовых с квартальными и месячными, что резко отрицательно сказывается на производительности основного оборудования, в первую очередь экскаваторов, годовая удельная производительность которых не превышает 130-150 тыс. м3., что в 2 раза ниже практически достижимой.

2. Выделены 3 этапа формирования и моделирования организационно-технологических схем (ОТС):

• подготовительный (построение блочной модели месторождения; определение неуправляемых параметров системы разработки, производительности экскаваторов и буровых станков, технологических и организационных ограничений; обоснование критериев выбора рабочих блоков);

• моделирование ОТС (определение областей активных и пассивных запасов горной массы, расчет рейтингов рабочих блоков, моделирование порядка отработки блоков и расстановки оборудования, определение нового положения фронта рабочих блоков);

• обработка результатов моделирования и принятие решений (анализ результатов вариантов моделирования, их оценка и выбор системы развития ОТС).

3. Элементами организационно-технологической схемы являются экскаваторы и буровые станки, а также рабочие блоки, оценка и выбор которых для обуривания и экскавации выполняется на основании общего рейтинга (комплексного показателя), определяемого опросом экспертов-специалистов, расчетом веса отдельных критериев оценки каждого блока, установленным методом расчета обобщенного критерия с использованием линейной свертки.

4. Выбор рабочих блоков осуществляется по критериям: приоритетность направления развития горных работ; стабилизация содержания основного металла в руде; обеспечение плановых объемов добычи руды и вскрышных работ; минимизация расстояния транспортирования горной массы и перегонов горного оборудования.

5. Разработанный алгоритм имитационного моделирования организационно-технологической схемы основан на многошаговом процессе выделения областей активных и пассивных запасов и построения рабочих блоков горной массы, размещении в них по ряду критериев и их обобщающему показателю буровых станков и экскаваторов, отслеживании объемно-качественных показателей работы каждой единицы горного оборудования в пространстве и во времени с накоплением и дальнейшей обработкой, обеспечении геометрических построений положений горных работ на любом временном шаге моделирования (неделя, декада).

6. Разработанный программный комплекс в качестве основных составляющих включает 4 основные программы: «Карьер», SQL Server 2008, Crystal reports, Fast reports. Программа «Карьер», представляющая ядро комплекса, осуществляет управление остальными тремя программами через соответствующие компоненты, реализует весь основной набор указанных функций имитационного моделирования, выполняя множество процедур с использованием методов линейной алгебры, аналитической геометрии, векторного анализа и математической статистики.

7. С использованием разработанного программного комплекса сформированы 6 вариантов ОТС горных работ на карьере «Эрдэнэт».

8. Многокритериальная оценка методом ELECTRA показала преимущества вариантов моделирования 4 и 5, из них предпочтительным является вариант 5, характеризуемый плановым содержанием меди в руде 0,588%, удельным весом критериев: направления развития фронта 0,250; стабилизацией содержания меди в добываемой руде 0,300; расстояния транспортирования и перегонов 0,200 и 0,250.

Результативные показатели этого варианта: объемы горной массы, руды и породы 20 781,6; 12 648,2 и 8 133,4 тыс. м3; коэффициент вскрыши 0,643 м3/м3; среднее содержание меди в руде 0,5877%, коэффициент ритмичности: по горной массе 0,973; по руде 0,957, грузооборот вскрыши 55 995,7 тыс. т км.

Основные положения диссертации достаточно полно отражены в следующих публикациях:

1. Истомин В.В., Багров Д.А. О постановке задачи обоснования развития открытых горных работ при их среднесрочном планировании // Менеджмент в горной промышленности / Материалы круглого стола «Неделя горняка - 2005» - М.: ООО «МИГЭК». - 2005. - С. 226-233.

2. Резниченко С.С., Багров Д.А. Моделирование организационно-технологических схем при среднесрочном планировании открытых горных работ // Горный журнал. - 2008. - №5. - С. 68-72.

3.Багров Д.А. Блочная модель карьерного поля при имитационном моделировании горных работ с использованием экскаваторно-автомобильного комплекса оборудования. // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2008. - №5. - С. 76-78.

Подписано в печать_.03.2009г. Формат 90x60/16

Объем 1 п.л. Тираж 100 экз. Заказ№ __

Отдел печати Московского государственного горного университета. Москва, Ленинский пр-т, д.6.

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ПОСТАНОВКА НАУЧНОЙ ЗАДАЧИ.

1.1. Практика среднесрочного планирования открытых горных работ и ее особенности на рудных карьерах.

1.2. Анализ практики проектирования и планирования • организационно-технологических схем открытых горных работ.

1.3. Анализ исследований в области планирования открытых горных работ и их организационно-технологических схем.

1.4. Постановка задачи, ее структура и методы решения.

2. МЕТОДИКА ФОРМИРОВАНИЯ И РАЗВИТИЯ ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭКСКАВАТОРНЫХ КОМПЛЕКСОВ В СИСТЕМЕ СРЕДНЕСРОЧНОГО ПЛАНИРОВАНИЯ.

2.1. Формализация задачи.

2.2. Подготовка геологической и технологической информации.

2.3. Подготовка технической информации о производительности горного оборудования.:

2.4. Формализация технологических ограничений.

2.5. Критерии выбора рабочих блоков.

Выводы по главе

3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ ОТКРЫТЫХ ГОРНЫХ РАБОТ.

3.1. Современное состояние компьютерного моделирования.

3.2. Обоснование приоритета отработки блоков.

3.3. Алгоритм формирования и моделирования организационно-технологической схемы.

3.4. Характеристика программного комплекса.

Выводы по главе.

4. ФОРМИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ ОРГАНИЗАЦИОННО

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ НА ПРЕДПРИЯТИИ «ЭРДЭНЭТ».

4.1. Общая характеристика СП «Эрдэнэт» и рынка меди.

4.2. Моделирование развития организационно-технологических схем и анализ его результатов.

4.3. Оценка и выбор варианта организационно-технологической схемы.

Выводы по главе.

Актуальность работы. Планирование горных работ включает оценку их состояния и имеющихся ресурсов, сбор и систематизацию материалов, определение возможностей в соответствии с бизнес-планом, подготовку методического обеспечения, расчеты и графические построения, обработку и оценку результатов. Текущее (годовое) планирование является характерным примером такого подхода «сверху», когда годовые контуры развития горных работ намечаются исходя из проектного развития и фактического отклонения от него, заданного (возможного) объема добычи руды и основного металла в ней. На ряде карьеров для подсчета объемно-качественных показателей руды и горной массы применяются компьютерные прикладные пакеты программ на базе блочных моделей месторождений.

Анализ фактического выполнения объемов горных работ по горизонту показывает, что даже на передовых карьерах они существенно отличаются от плановых заданий. Низкой является производительность экскаваторов, весьма велики промежуточные колебания содержания металлов в руде: месячные, декадные (недельные).

В настоящее время организационно-технологические схемы (ОТС ОГР), объединяющие элементы системы разработки и применяемое карьерное оборудования, их расстановку и взаимодействие, лишь в малой степени используются при текущем планировании. Вместе с тем, именно функционирование горного оборудования (в первую очередь экскаваторов) определяет как промежуточные, так и общие (на конец планового периода) результаты разработки.

В системе текущего планирования, которое здесь целесообразно трактовать как среднесрочное (продолжительностью 1,3-2 года), такая динамическая постановка задачи не использовалась.

Формирование организационно-технологических схем с использованием экскаваторно-автомобильных комплексов, применяемых на большинстве рудных карьеров моделирование их функционирования во времени и пространстве является актуальной научной задачей, решаемой в диссертационной работе.

Цель диссертационной работы - разработка методики формирования динамической организационно-технологической схемы на рудных карьерах с экскаваторно-автомобильными комплексами и имитационного моделирования порядка ее функционирования при среднесрочном планировании горных работ.

Основная идея работы состоит в представлении элементами организационно-технологической схемы карьерного оборудования и уступных блоков горной массы, отличающихся соответственно состоянием и степенью подготовленности к разработке.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

1. Динамический подход к среднесрочному планированию горных работ на рудных карьерах с экскаваторно-автомобильными комплексами обеспечивается формированием организационно-технологических схем, включающих основное горное оборудование и горнотехнические элементы - рабочие блоки различных видов горной массы, изменяющие в производственных процессах свое состояние.

2. Очередность вовлечения в технологические процессы рабочих блоков определяется комплексной рейтинговой оценкой блоков по совокупности показателей, характеризующих направление развития горных работ, качество руды, расстояния транспортирования горной массы и перегонов основного горного оборудования.

3. Разработанные алгоритмы формирования и имитационного моделирования организационно-технологических схем, а также программный комплекс их реализации позволяют организовать планомерное развитие фронта горных работ на уступах с минимальным отклонением от заданных или возможных по горнотехническим условиям количественных и качественных показателей деятельности карьера. Научная новизна работы: предложен и реализован на компьютерной основе динамический подход к формированию и пространственно-временному позиционированию организационно-технологических схем открытых горных работ; установлены состав и структура организационно-технологических схем с экскаваторно-автомобильными комплексами и их роль в системе среднесрочного планирования; предложены критериальная база и рейтинговая система оценки приоритетности вовлечения в производственные процессы уступных блоков активных запасов горной массы; разработаны метод имитационного моделирования функционирования организационно-технологических схем открытых горных работ и программный комплекс его компьютерной реализации.

Научное значение диссертации состоит в разработке динамического метода функционирования организационно-технологических схем, реализующего принципы непрерывности среднесрочного планирования открытых горных работ.

Практическое значение диссертации заключается в стабилизации промежуточных (квартальных, месячных) плановых показателей (объемов горной массы и руды, содержания металлов в добываемой руде), повышении производительности горных машин за счет сокращения их простоев и контроле результатов работы каждой единицы оборудования, возможности отстройки любых промежуточных и конечного положений горных работ.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются: детальным анализом состояния текущего планирования горных работ на рудных карьерах, сопоставлением их результатов с проектными и фактическими показателями; корректным отображением реальной последовательности действий каждого задолженного экскаватора и бурового станка на рабочих горизонтах карьера; использованием современных компьютерных средств и программных продуктов при имитационном моделировании развития организационно-технологических схем; удовлетворительной сходимостью результатов планирования с фактическими показателями работы меднорудного карьера «Эрдэнэт».

Реализация выводов и рекомендаций. Разработанный метод апробирован при годовом планировании горных работ на карьере СП «Эрдэнэт» и рекомендован к реализации.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на научном симпозиуме в рамках «Недели горняка» в МГГУ (Москва, 2007 год), на научных семинарах кафедры «Организация и управление горным производством» МГГУ (Москва, 2007-2009 гг.).

Публикации. Основные результаты исследований опубликованы в 3 научных статьях.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, содержит 19 рисунков, 10 таблиц и список литературы из 78 наименований.

Основные выводы, научные и практические результаты:

1. Планирование горных работ является вертикальным (осуществляемым сверху вниз), в своей сути статичным. Даже годовые (текущие) планы и их показатели лишь в малой степени связаны с конкретным оборудованием. Это обусловливает существенное различие между фактическими показателями и плановыми заданиями в первую очередь не по карьеру, а его отдельным участкам. Так по рабочим горизонтам карьера «Эрдэнэт» фактические и плановые объемы горной массы изменяются от -30 до +135%, вскрышных работ - в диапазоне — 24+122%, добычи руды от -31 до +22%.

2. Крупнейшим недостатком современного планирования горных работ является недостаточная связь общих и промежуточных результатов, годовых с квартальными и месячными, что резко отрицательно сказывается на производительности основного оборудования, в первую очередь экскаваторов, средняя удельная производительность которых не превышает. 130-150 тыс. м3/м3. год, что в 2 раза ниже практически достижимой.

3. Выделены 3 этапа организационно-технологических схем (ОТС): подготовительный (построение блочной модели месторождения; определение неуправляемых параметров системы разработки, производительности экскаваторов и буровых станков, технологических и организационных ограничений; обоснование критериев выбора рабочих блоков); моделирование ОТС (определение областей активных и пассивных запасов горной массы, расчет рейтингов рабочих блоков, моделирование порядка отработки блоков и расстановки оборудования, определение нового положения фронта рабочих блоков); обработка результатов моделирования и принятие решений (анализ результатов вариантов моделирования, их оценка и выбор системы развития ОТС).

4. Обоснованы ограничения: минимальных и максимальных размеров рабочих блоков, перегонов горного оборудования, переноса временных съездов, формы и подвигания фронта уступов, численности горного оборудования на уступах, общего развития горных работ, минимальных объемов активных запасов на горизонтах.

5. Выбор рабочих блоков осуществляется по критериям: приоритетность направления развития горных работ; стабилизация содержания основного металла в руде; обеспечение плановых объемов добычи руды и вскрышных работ; минимизация расстояния транспортирования горной массы и перегонов горного оборудования.

6. Элементами организационно-технологической схемы являются экскаваторы и буровые станки, а также рабочие блоки, оценка и выбор которых для обуривания и экскавации выполняется на основании общего рейтинга (комплексного показателя), определяемого на основании экспертного опроса специалистов, расчета веса отдельных критериев оценки каждого блока, установленным методом обобщенного критерия с использованием линейной свертки.

7. Разработанный алгоритм формирования и имитационного моделирования организационно-технологической схемы основан на многошаговом процессе выделения областей активных и пассивных запасов и построения рабочих блоков горной массы, размещения в них по ряду критериев и их обобщающему показателю буровых станков и экскаваторов, отслеживания объемно-качественных показателей работы каждой единицы горного оборудования в пространстве и во времени с накоплением и дальнейшей обработкой, обеспечения геометрических построений положений горных работ на любом временном шаге моделирования (неделя, декада).

8. Разработанный лично автором программный комплекс в качестве основных составляющих включает 4 основные программы: «Карьер», SQL Server 2008, Crystal reports, Fast reports. Программа «Карьер», представляющая ядро комплекса, осуществляет управление остальными тремя программами через соответствующие компоненты, реализует весь основной набор указанных функций имитационного моделирования, выполняя множество процедур с использованием методов линейной алгебры, аналитической геометрии, векторного анализа и математической статистики.

9. С использованием разработанного программного комплекса сформированы 6 вариантов ОТС горных работ на карьере «Эрдэнэт», нормализованные критерии выбора рабочих блоков находятся в пределах: направление развития фронта 0,115-0,250; стабилизации качества руды 0,2700,500; расстояние транспортирования 0,150-0,250; расстояние перегонов 0,150-0,250. Результативные показатели имитационного моделирования находятся в пределах: объем горной массы 20,5-20,8 млн. м3; объем руды

10,9-12,6 млн. м3; объем породы 7,9-9,6 млн. м3; коэффициент вскрыши 0,633 3

0,88 м /м ; коэффициенты ритмичности: по горной массе 0,96- 0,98, по руде 0,93-0,96; грузооборот вскрыши 54,3-65,9 млн. т км.

10. Многокритериальная оценка методами ELECTRE показала преимущества вариантов моделирования 4 и 5, более предпочтительным из которых является вариант 5, характеризуемый плановым содержанием меди в руде 0,588%, удельным весом критериев: направления развития фронта 0,250; стабилизацией содержания меди в добываемой руде 0,300; расстояния транспортирования и перегонов 0,200 и 0,250. Результативные показатели этого варианта: объемы горной массы, руды и породы 20 781,6; 12 648,2 и 8 133,4 тыс. м3; коэффициент вскрыши 0,643 м3/м3; содержание меди в руде 0,5877%, коэффициент ритмичности: по горной массе 0,973; по руде 0,957, грузооборот вскрыши 55 995,7 тыс. т км.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В выполненной работе дано решение научной задачи формирования и развития организационно-технологической схемы горных работ при использовании экскаваторно-автомобильных комплексов, включающее формирование основных составляющих схемы — горного оборудования и рабочих блоков горной массы, разработанные алгоритм имитационного моделирования функционирования схемы и программный комплекс его реализации.

1. Автоматизация планирования горных работ на железорудных карьерах/ Астафьев Ю.П., Давидкович A.C., Бевз Н.Д. и др. - М.: «Недра», 1982, 280с.

2. Аленичев В.М. Компьютерная система планирования открытых горных разработок. Автореф. дис. на соиск. уч. степ. докт. техн. наук — Екатеринбург, ИГД УРО РАН, 1995.

3. Аленичев В.М. Экономико-математическое моделирование горнотехнических задач на рудных карьерах М.: «Недра», 1983.

4. Анистратов К.Ю., Анистратов Ю.И. Проектирование карьеров: Уч. пособ./М.: ГЕМОС Лимитед, 2003г.- 176с.

5. Анистратов Ю.И., Порщевский А.К. Открытые горные работы: Уч. пособие.- М.: Изд-во МГГА, 1999.-74с.

6. Анощенко H.H. Геометрический анализ трещиноватости и блочности месторождений облицовочного камня. М.: МГИ, 1983. - 268с. 1

7. Арсентьев А.И. Определение производительности и границ карьеров. — М.: Недра, 1971,320с.

8. Астафьев Ю.П., Полищук Г.К., Горлов H.H. Планирование и организация погрузочно-транспортных работ на карьерах — М.: Недра 1986, 168с.

9. Багров Д.А. Блочная модель карьерного поля при имитационном моделировании горных работ с использованием экскаваторно-автомобильного комплекса оборудования.//ГИАБ. 2008. №5. С. 76-78.

10. Бахвалов JI.A. Компьютерное моделирование систем горнойпромышленности-M.: МГИ, 1997.

11. Близнюков В.Г. Определение главных параметров карьера с учетом качества руды М.: Недра, 1978, 151с.

12. Боголюбов Б.П., Грачев Ф.Г., Раздельная разработка месторождений сложного состава -М.: Недра, 1964, 168с.

13. Браст Эндрю Дж., Форте Стивен Разработка приложений на основе Microsoft SQL Server 2005. Мастер-класс./ Пер. с англ. М.: Издательство «Русская редакция», 2007.- 880 стр.

14. Букейханов Д.Г. Разработка методов принятия оптимальных решений при автоматизированном проектировании карьеров. Автореф. дис. на соиск. уч. степ. докт. техн. наук ИПЕСОН РАН, 1992.

15. Букейханов Д.Г., Ашаев Ю.П., Съедин В.Ф. Объемное моделирование горно-геометрических параметров на ЭВЦ.//Горный журнал, 1983, №10.

16. Бызов В.Ф. Усреднительные системы на горно-обогатительных предприятиях-М.: Недра, 1988, 220с.

17. Быховец А.Н., Тарасов Г.Е. и др. Автоматизация геолого-маркшейдерского обеспечения горного производства// Горный журнал, 2002, Специальный выпуск, с. 60-64.

18. Валуев А.М. Горно-геометрическое моделирование в задачах проектирования открытых горных работ. — М.: Изд. МГИ, 1989.

19. Васильев П.В. « Развитие горно-геологических информационных систем» Информационный Бюллетень ГИС Ассоциации, № 2, 1999, стр.32-34

20. Винницкий К.Е. Управление параметрами технологических процессов на открытых разработках М.: Недра, 1984, 237с.

21. Галкин В.А. Технологически основы проектирования и планирования грузопотоков на рудных карьерах с автомобильным транспортом.: дис. на соиск. уч. ст. д. т. н. — Магнитогорск, МГМИ, 197, 309с.

22. Ганицкий В.И. Организация производства на карьерах — М.: Недра, 1983, 232с.

23. Ганицкий В.И. Организация промышленного производства/ Горная энциклопедия, т. 3- Изд-во «Советская энциклопедия», 1987, с.582-583.

24. Городецкий П.И. Основы проектирования горнорудных предприятий — М.: Металургиздат, 1955, 416с.

25. Дейт, К., Дж. Введение в системы баз данных, 7-е издание.: Пер. с англ. М.: Издательский дом «Вильяме», 2001. - 1072с.

26. Дриженко А.Ю. Формирование землесберегающих технологических комплексов действующих железорудных карьеров: Дисс. На соиск. Уч. ст. д.т.н. — Днепропетровск, ДГИ, 1989, 425с.

27. Зебзиев К.В., Котов Г.К. Сетевое планирование и управление в горной промышленности — М.: «Недра», 1969.

28. Зурков П.Э. Разработка рудных месторождений открытым способом -М.: Металургиздат, 1953, 386с.

29. Истомин В.В. Исследование развития горных работ на рудных карьерах. Дис. на соиск. уч. степ. докт. техн. наук М.: МГИ, 1991, 484с.

30. Истомин В.В. О методологических принципах открытых горных работ./ Научные проблемы горного производства. М.: Изд-во МГГУ, 2000.

31. Истомин В.В. Технологические системы открытых горных работ: сущность, значимость, проблемы, подходы к решению/ 15 лет РАЕН. Горно-металургическая секция; сборник статей — М.: Интермед Инжениринг, 2005, с. 148-158.

32. Истомин В.В., Багров Д.А. О постановке задачи обоснования развития открытых горных работ при их среднесрочном планировании // Менеджмент в горной промышленности / Материалы круглого стола «Неделя горняка 2005» - М.: ООО «МИГЭК». - 2005. - С. 226-233.

33. Каплунов Д.Р., Ломоносов Г.Г. и др. Технологические схемы рудников: Учебное пособие/ Г.Г. Ломоносов Д.Р. Каплунов, В.И. Левин: МГИ- М.: МГИ, 1988.-63с.

34. Капутин Ю.Е. Информационные технологии и экономическая оценка горных проектов (для горных инженеров) СПб.: «Недра», 2008. — 492с.

35. Капутин Ю.Е. Краткая характеристика наиболее распространенных в мире интегрированных горно-геологических систем для проектирования и планирования горных работ.

36. Карасев Ю. Г., Кутузов Б. Н., Анощенко H. Н., Чеботарев Г. И. Опыт применения буровзрывных работ при вскрытии месторождения мрамора Коелга-Южная //Горный журнал, 2001, №3.

37. Коваленко B.C. О вкладе научной школы гоняков-открытчиков МГИ-МГТУ в теорию и практику открытых горных работ./ Труды научного симпозиума// «Неделя горняка» 2009// МГУ, 2009, с.310-319

38. Колганов В.Ф., Какаулин C.B. «Назначение и использование программы Datamine в АК «Алроса» Горный журнал, 2002 №2 стр. 80-85

39. Кормен Т., Лейзерсон Ч., Ривест Р. Алгоритмы: построение и анализ/ Пер. с англ. род ред. А.Шеня М.: МЦНМО, 2002. - 960с.

40. Коробов С.Д. Разработка оптимизационных методов горногеологического анализа при освоении рудных месторождений открытым способом. Дисс. на соиск. уч. степ. докт. техн. наук — М.:, МГГУ, 1994.

41. Ларичев О.И. Теория и методы принятия решений. — М.: «Логос», 2000, с. 295.

42. Ломоносов Г.Г. Формирование Качества руды при открытой добыче — М.: Недра, 1975, 224с.

43. Лукичев C.B., Наговицин О.В., Свинин B.C. и др. Система автоматизированного планирования и проектирования горных работ "ОЕОТЕСН-ЗВ-АПАТИТ"//Горный жкрнал, 2000г., №3, с. 56-58.

44. Медников H.H. Виницкий К.Е. Технологические схемы открытой разработки месторождений/ Справочник. Открытые горные работы М.: «Горное бюро», 1994, с.415-453.

45. Мельников Н.В. Краткий справочник по открытым горным работам. — М.: Недра, 1982, 414с.

46. Мельников H.H., Чаплыгин H.H. Карьеры как сложные системы -Современные принципы теории проектирования карьеров — Л.: Наука,1987, с. 10-25.

47. Научные основы проектирования карьеров/ Поб общей ред. В.В. Ржевского, М.Г. Новожилова, Б.П. Юматова — М.: Недра, 1971, 600с.

48. Нормы технологического проектирования месторождений руд черных металлов, разрабатываемых открытым способом Л.: Гипроруда, 1986.

49. Петросов А. А. Стратегическое планирование и прогнозирование. Учебное пособие. Изд-во МГГУ, 2001, 464 с.

50. Пешков A.A. Управление развитием горных работ на глубоких карьерах М.: ИПКОН РАН, 1999.

51. Потапов В.Д., Яризов А.Д. Имитационное моделирование производственных процессов в горной промышленности: Уч. пособие. — М.: Высш. школа, 1981. 191с.

52. Прокопенко В.И. Технологические основы устойчивости работы высокопроизводительных железорудных карьеров. Автореф. дис. на соиск. уч. степ. докт. техн. наук — Днепропетровск: ДГИ, 1987.

53. Разработка алгоритма и компьютерных программ совместного моделирования развития технологических комплексов и производственных мощностей разрезов во взаимосвязи со сценариями инвестиционных стратегий Отчет о НИР, ООО «Инпрост», М.:, 2006, 193с.

54. Резниченко С.С. Многокритериальная оптимизация задач организации, планирования и управления горным производством — М.: МГИ, 1989, 90с.

55. Резниченко С.С., Ашихмин A.A. Математические методы и моделирование в горной промышленности М.: Изд-во МГГУ, 1997, 404с.

56. Резниченко С.С., Багров Д.А. Моделирование организационно-технологических схем при среднесрочном планировании открытых горных работ // Горный журнал. 2008. №5. с. 68-72.

57. Ржевский В.В. Режим горных работ при открытой разработке угля и руд.-М.: Углетехиздат, 1957, 200с.

58. Ржевский В.В. Технология и комплексная механизация открытых горных работ. 3-е изд.-М.: «Недра», 1980, 631с.

59. Ржевский В.В., Истомин В.В. Режим горных работ// Горная энциклопедия: т. 4. М.: изд-во «Советская энциклопедия», 1989, с. 327328.

60. Рыльникова М.В., Калмыков В.Н., Ивашов H.A. Эффективные схемы вскрытия при комбинированной разработке рудных месторождений// Недрапользование XXI век, 2007г., №2, с. 44-48.

61. Справочник. Открытые горные работы.- М.: «Горное бюро», 1994, 590с.

62. Страуструп Б. Язык программирования С++, спец. изд./ Пер. с англ.-М.; СПб.: «Издательство БИНОМ» «Невский Диалект», 2001г. - 1099с.

63. Существующее состояние СП «Эрдэнэт» и ближайшие перспективы развития (раздел 3). -М.:ОАО «Внешэкономическое объединение «Зарубежцветмет»», 2003. -88с.

64. Табакман И.Б. Принципы АСУ на карьерах Ташкент: Фан, 1971, 154с.

65. Табакман И.Б., Меламуд A.A., Оболонский В.Е. Определение порядка развития горных работ в карьере// Горный журнал, 1989, №3, с. 12-15.

66. Танайно A.C. Автоматизация проектирования карьеров. Горногеометрические расчеты. Новосибирск, «Наука», 1986, 182с.

67. Типовые технологические схемы ведения горных работ на угольных разрезах -М.: Недра, 1982, 405с.

68. Томаков П.И. Структуры комплексной механизации карьеров с техникой циклического действия —М.: «Недра», 1976, 281с.

69. Трубецкой К.Н. Комплексное освоение рудных месторождений при открытом способе разработки// Итоги науки и техники. Сер. «Разработка месторождений твердых полезных ископаемых» М., 1985 — Т. 31; Открытые работы. С. 3-44.

70. Трубецкой К.Н. Новые направления в теории открытой разработки месторождений полезных ископаемых/ Труды научного симпозиума//неделя горняка 2009// МГУ, 2009, с.304-309.

71. Филиппов С.А. Оценка использования ресурсов при разработке месторождений твердых полезных ископаемых.// Недрапользование XXI век, 2007, №1, с. 75-80.

72. Хохряков B.C., Саканцев Г.Г., Яшкин А.З. Экономико — математическое моделирование и проектирование карьеров. — М.: «Недра», 1977.

73. Хохряков B.C., Церешунков В.Т. Поэтапное развитие горных работ на карьерах —М.: Цветметинформация, 1968, 55с.

74. Цеховой А.Ф. Типологизация задач недропользования// Горный журнал, 2008, №3, с. 27-29.

75. Шешко Е.Д. Открытая разработка месторождений полезных ископаемых.-М.: Углетехиздат, 1951, 559с.

76. Юматов Б.П., Букин Ж.В. Строительство и реконструкция рудных карьеров М.: Недра, 1978, 231с.

77. Яковлев B.JI. Теория и практика выбора транспорта глубоких карьеров — Новосибирск: Наука, 1989, 240с.