автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.03, диссертация на тему:Обоснование рациональных параметров карьера посредством математического моделирования рудных месторождений

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН _ _ „ КАЗАХСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

РГ5 ОД

" 9 ОКТ 1395

На правах рукописи

БЕКМУРЗАЕВ Батырхан Жагыпарсаич

ОБОСНОВАНИЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ КАРЬЕРА ПОСРЕДСТВОМ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Специальность 06.15.03 - "Открытая разработка месторождений полезных ископаемых"

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Алыаты - 1695

Диссертационная работа выполнена в Институте горного дела имени Л.А.Кунаева

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Букейханов Диас Габдулхакимович

Ведущая организация - Производственное объединение "Балхашмедь"

Официальные оппоненты:

доктор технических наук

Квитка В.В. кандидат технических наук, доцент Садыков М.Б.

Защита состоится " 20" октября 1995 г.

ГУ1

в " у " час. на заседании специализированного Совета Д 14.13.04 при Казахском национальном техническом университете по адресу 480013, г.АЛматы, ул. Сатпаева 22, НК ауд 301 С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Казахского национального технического университета.

Автореферат разослан " 19 " сентября I995i\

Ученый секретарь

специализированного совета ' ь ,

канд.техн. наук, доцент КуТ^^^Г^-к■ К. Кенжебаев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Повышение научно-технического уровня проектных институтов и эффективности функционирования горных предприятий, разрабатывающих месторождения открытым способом, во многом зависят от степени их вооруженности современными технологиями проектирования карьеров и планирования горных работ. При этом важная роль отводится разработке и широкому внедрению в практику систем автоматизированного проектирования (САПР) карьеров. Создание автоматизированных систем проектирования и планирования открытых горных работ невозможно без разработки эффективных методов математического моделирования месторождений и карьеров, которые обеспечивают многовариантность, а, следовательно, и оптимальность принимаемых решений при обосновании главных параметров карьеров.

Существующее методы математического моделирования месторождений и карьеров разработаны для решения определенных горногеометрических задач и, как правило, для конкретных месторождений. Кроме того, они строго орентированы на определенный вид исходной информации 'пог зизонтные планы и подсчетные геологические разрезы) и редко используют первичные геологические данные в виде данных опробования разведочных выработок. Все это не позволяет использовать их в качестве полновесной информационной основы для интегрированных систем автоматизированного проектирования и планирования открытых- горных работ. Различные принципы и подходы, положенные в основу при разработке моделей, делают их, практически несовместимыми в рамках единой системы 1. не позволяют их совместное использование и взаимозаменяемость при горногеометричес-

- 4 -

ком анализе месторождений и карьерных полей.

В связи с. этим возникла потребность создания таких математических моделей месторождений и карьеров, которые бы отвечали общесистемным требованиям и позволяли бы использовать их как информационную основу при автоматизированном проектировании главных параметров карьеров, установлении направления развития и оптимальных планов открытых горных работ.

Поэтому создание научных основ и методов математического моделирования месторождений и карьеров как информационной подсистемы систем автоматизированного проектирования карьеров, обеспечи-ва-цих решение всего круга взаимосвязанных и взаимообусловленных горногеометрических задач открытой разработки и позволяющих выявлять оптимальные решения при установлении главных параметров карьеров и направления развития горных работ, является актуальной задачей сегодняшнего дня.

Цель работы. Разработка эффективных методов установления рациональных параметров карьеров посредством объемного математического моделировани.: сложноструктурных месторждений и развития горных работ.

Основная идея работы заключается в том, что при определении рациональных параметров карьера на стадии проектирования для повышения достоверности результатов используется объемное математическое моделирование, обеспечивающее адекватность воспроизведения горно-геологических и геометрических параметров реа'ьным условиям.

Научные положения, защищаемые в диссертационной работе:

- совокупность . необходимых процедур моделирования при решении вадач горногеометрического анализа определяется характеристикой сеточной области, оконтуривающей подсчетные блоки, которые являются основой предлагаемой классификации математических моде-

лей месторождений и карьеров;

- установление конечных контуров карьера осуществляется на основе комплексного подхода, в котором сочетается метод интерактивной машинной графики, обеспечивающий их рациональную корректировку, и принципы определения конечных границ карьера;

- общая стратегия отработки запасов карьерного поля устанавливается на основе построения объемного графа многовариантности направления развитая горных работ, специфика которого заключается в возможности моделирования обособленных рабочих зон с различной интенсивностью углубк" в пространстве карьерного поля.

Кроме того, автором защищаются методы построения: а) объемных геологических блоков по контурам рудных залежей на смежных вертикальных разрезах с последующим их разбиением на горизонтальные слои; б) погоризонтных планов на основе математической модели наклонных 8алежей.

Научная новизна работы заключается в том, ч~о:

- предложена классификация математических моделей месторождений и карьеров, основанная на характеристике сеточной области,

оконтуривающей карьерное поле и подсчетные элементы, учете расположения информации относительно узлов сетки; способе воспроизведения модрлир.. эмых объектов, параметров карьера и систем разработки;

- создан интерактивный комплекс оптимизации конечных конту 'ров карьера, имеющего несколько аон углубления, что обеспечивает максимальное вовлечение запасов полезного ископаемого в открытую разработку;

- разработан метод установления рационального направления углубки карьера на основе построения объемного графа многовариантности развития горных работ, имеющего циклы и отличающегося тем.

что он позволяет моделировать обособленные рабочие зоны с различной интенсивностью их отработки;

- разработан метод восстановления пространственной формы подсчетных блоков по контурам рудных залежей на смежных вертикальных разрезах с последующей разбивкой их на горизонтальные слои, заключающийся в нахождении точек соответствия и соединения их ребрами, формирующими поверхность подсчетного блока-,

- разработан метод автоматизированного построения погори-зонтных планов на основе математической модели наклонных пластов, заключающийся в нахождении пересечений изолинии горизонта с кон-ту:тми рудных залежей.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций диссертационной работы подтверждается:

- корректным применением фундаментальных положений теории открытой разработки месторождений;

- сходимостью экспериментальных (смоделированных) данных с данными практики;

- внедрением результатов исследований, методик, алгоритмов и программ в практику проектирования открытых горных работ.

Практическая значимость выполненной работы заключается в юзможности использования при разработке САПР карьеров:

- предложенной классификации математических моделей для достижения выбора рациональной модели, соответствующей реальным горно-геологическим и техническим условиям разработки;

- методики, алгоритмов и программ математического моделирования сложноетруктурных многокомпонентных месторождений и карьеров для установления рациональных параметров карьеров, снижения трудозатрат и повышения надежности при подготовка исходной ифор-мации, повышения точности, достоверности, удобства и наглядности

расчетов и выходных форм.

Реализация результатов в промышленности. Разработанные автором теоретические положения и результаты практических расчетов использованы при разработке "Технико-экономического обоснования освоения месторсщений Джиландинской группы" (Гипроцветмет, 1991 г.), Технического проекта (Гипроцветме"\ 1992 г.), а также ТЭО строительства Киландинского рудника АО "Жезказганцветмет" (Жезказ-ганНИПИцветмет, 1S95 г.). Кроме того результаты диссертационной работы использованы при разработка регламента на проектирование карьера Покро-Север ОТД HAH PK, 1Ö94 г.),

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ.

Автор глубоко благодарен ведущему научному сотруднику кандидату технических наук В.Ф. Съедину и коллективу лаборатории открытой разработки недр за постоянное внимание при подготовке диссертации, научно-методическую помощь и оценку результатов исследований.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы опубликованы в технической литературе [104,108-113,116-1183 и докладывались на: Всесоюзном научно-техническом совещании "Разработка и применение систем автоматизированного проектирования и АСУ горного производства (Алма-Ата, 1987); Республиканской конференции по проблемам вычислительной математики и автоматизации научных исследований (Алма-Ата, 1988); XI Всесоюзном симпозиума "Логическоь управление с использованием ЭВМ" и IX-м Координационном совещанич "Математическое обеспечение интеллектуальных систем САПР-ГАМ" (Орджоникидзе, 1S88); Республиканской научно-практической конфеоенции "Разработка научныл основ комплексного освоения месторождений с учетом изменения минерально -сырьевой базы действующих рудников" (Алма-Ата, 1989); научно-практической конферен-

ции "Казахский язык- язык науки" (Алмзты, 1990), научно- технической конференции "Молодежная инициатива и цветная металлургия" (Алма-Ата, 1933), Международной конференции "Минеральные ресурсы - ваккекзий фактор интеграции Республики Казахстан в систему ми-рОЕОй экономики" (Алматы, 1993); научно - теоретичэской конферен- ' цки "Научно - техническое образование на современном этапе развития Республики Казахстан" (Алматы,. 1994).

Обьем работы. Работа содержит 171 страниц, 39 рисунков, 21 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Большое разнообразие месторождений твердых полезных ископаемых, их особенностей и параметров, многообразие решаемых вадзч с использованием методов горно-геометрического анализа карьерных полей при проектировании карьеров и при планировании открытых горных работ, многовариантность к многокритериальное^ большинства из них, большое множество методов их решения, а также учитываемых при этом многочисленных, многообразных и взаимосвязанных факторов, часть из которых нооит зачастую противоречивый характер, не позволяют при использовании традиционных методов горно-геометрического анализа выявить действительно оптимальные решения в силу сложности самих объектов проектирования, каковыми являются'месторождения полезных иокопаемых и карьеры.

Значительный вклад в развитие научных методов математического моделирования, автоматизированного проектирования карьеров и планирования открытых горных работ внесли ведущие ученые СНГ и Казахстан^: академики Н.В. Мельников, В.В. Ржевский, К.Н. Трубецкой, O.A. Байконуров, чл.-корр. "АН PK A.M. Муотафина, Б.Р.Раки-шев,доктора технических наук-и профессора А.И. Арсентьев, Ю.И. Анистратов, Ж.В. Бунин, В.Г. Близнюков, В.Ф. Вызов,'.Н.С. Букту-

ков,Д.Г.Byке йханов, В.А. Галкин, А.Ю. Дриженко, В. В. Истомин, С.А. Ильин, В.В.Квитка, С.Д. Коробов, Г.Г. Ломоносов, З.И. Прокопенко, М.Г. Потапов, С.С. Резниченко.П.Л. Гомакоз, К.Б. Табакман, Е.З.Фре:"дша, Г.А, Холодняков, B.C. Хохряков, А.О. Цеховой, C.B. Ной, кандидаты технических наук В.М. Алекичез, Г.К. Андреева, Ю.П. Ашаев, А.Л. Грицаи, С. Ж. Галиев. Е.К. Левин, В.Ф. Съедин, A.C. Танайно и др.

Математически'! модели месторождений и карьеров, которые являются основой для описания объектов, проектирования яри автоматизированном горно-геометрическом анализе месторождений и карьерных полей, представляют собой совокупность взаимосвязанных моделей, ме*ду которыми посредством ЭВМ поддерживаются системообразующие отношения, обеспечивающие устойчиво воспроизводимую технологию решения задач горно-геометрического анализа месторождений и карьерных полей.

Различие принципов и подходов, а также используемого математического аппарата в созданных и рзарабатываема моделях привело к тому, что возникли различные представления с содержании, ферме и методах математического моделирования месторождений и карьеров. Б связи о'этим возникла необходимость,обобщения, систематизации к классификации математических моделей месторождений и карьере^ по единым определяющим признакам так, чтобы каждый класс моделей относительно других занимал конкретное я точно фиксированное место При этом необходимо соблюдение принцилов соразмерности, непрерывности, единственности оснований и исключения одних и тех же членов деления в разных кааооах. Кроме того, найденные признаки деления моделей должны отражать Н£_;Содее существенные их характеристики, при которых обеспечивается устойч; зость классификации, простота и эффективность ее использования в повседневной практи-

ке.

В практике подсчета запасов сложные по форме залежи, как правило, преобразуются в равновеликие им по объему простые тела и (или) блоки, на которые распространяются данные о параметрах подсчета, полученные по разведочным выработкам. В этом случае совокупность плоскостей (поверхностей), разграничивающие блоки, ли-так и точки та пересечения можно представить в виде межблоковой сеточной области.Сеточная область имеет своя форму, размеры и другие параметры и отрэ»(ает наиболее существенные характеристики метода подсчета запасов, а следовательно, и математической модели месторождения. В связи с этим характеристика межблоковой сеточной области может быть положена в основу классификации математических моделей месторождений. В предлагаемой классификации математических моделей месторождений и карьеров производится деление на классы плоскостных и объемных} на подклассы с регулярной, полурегулярной и нерегулярной (хаотической) сеточной областью, на типы с равномерной и неравномерной сеткой, на подтипы с расположением информации относительно элементов сеточной области: внутри блоков, на узлах, на линиях . По способу интерпретации и воспроизведения объектов моделирования модели делятся на 'аналитические и дискретные. По способу моделирования карьерного пространства математические модели месторождений и карьеров делятся на секторные и сплошные, а по способу•описания элементов карьера на структурно- блочные и функциональные.

Предложенная классификации математических моделей месторождений твердых полезных ископаемых и карьера, (табл.1) построенная на данных принципах,' позволяет, с одной стороны, провести строгую их систематизации и классификацию с другой стороны, определить условия, в которых целесообразно применение той или иной модели, оценить трудоемкость подготовки информации и построения модели, а

таблица 1

МйСЖКйШЯ ШОДТИЧЕСШ МОДЕЛЕЙ МЕСТОРОЩЩ ТЗЕРи^Х ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПйЕНЖ И КАРЬЕРОВ

характеристик коделируемой области характеристика сеточной области способ интерпретации и представления расположение дачных относительно элементов сетки способ ыоделиро-вания карьерного пространства 1 способ описания элементов 1 карьера 1

класс ВИД подвид тип подтип гриппа ! подгруппа

плоскостные регулярные равномерные дискретные в узлах секторше блочно-стуктурные

обьехнне полурегулярные .«регулярные (хаотические) неравноиер-ние аналитические внутри блоков 10 линиях сплошные Функциональные

также степень сложности и характеристику математического аппарата интерпретации и интерполяции параметров, воспроизведения геологических и горнотехнических объектов и их геометрических форм и, в конечна!.: счете, . обеспечить требуемую точность и достоверность подсчета запасов при горногеометрическом анализе месторождений и карьерных полей.

Разработанная математическая модель месторождения и карьера состоит из следующих программно-функциональных комплексов: ввода, контроля и обработки входной информации, выделения продуктивных пересечений по разведочным выработкам в соответствии с кондициями на минеральное сырье; построения границ области моделирования и сетки с занесением первичной и сгруппированной геологической информации в область моделирования! корректировки модели новыми данными, выделения подсчетных блоков и восстановления модели; моделирования конечных и промежуточных (поэтапных) контуров :сарьера и отдельных его частей (технологических блоков); подсчета запасов и формирования выходных форм. . •

Построение области моделирования Э в зависимости от класса решаемой задачи производится в виде объемных или плоскостных фигур. При этом облаоть в должна полностью охватывать объект моделирования - месторождение , карьер или их отдельные участки. В общем виде область моделирования представляет собой объемную многогранную фигуру , образованную взаимным пересечением поверхностей (плоска зтей) СЬ , т-1,2.....М

При реиении плоскостных задач горногеометрического анализа область моделирования представляет собой прямоугольную или многоугольную фигуру на плоскости (серил плоскоотей).

В области моделирования 8 в соответствп о принятым принципом (методом) моделирования и интерполяции строится объемная

трехмерная й3 или плоскостная й2 сетка. Для этсгс в области в строятся семейства однонаправленных пересекающихся поверхностей (плоскостей) Pm.Qv.Wf..., линии и точки пересечения семейств этих ловерхностей образуют сетку Л о множеством узлов Р-Цх^у, ,2к)>, Р принадлежит 0. В зависимости от набора и ориентации, поверхнос- ' тей уплоскостек) формируемая сетка й и ее ячейки (блоки) могут быть в виде правильных и (или) неправильных многоугольников, четырехугольников, трехугольников.

Например, для месторождений штокверкового типа, обычно, формирование области моделирования В производится в виде параллелепипеда , образуемого тремя семействами взаимно перпевдиулярных поверхностей (ялоскостей) Pm.Qv.Wf параллельно плоскостям хоу.хогдог . Плоскости проводятся о равномерным или неравномерным шагам по осям ох ,0У ,ог. По оси С1 плоскости обычно проводятся с шагом, равным высоте уступа или кратной ей. По осям ОХ и ОУ плоскости проводятся так, чтобы наиболее полно отразить геологические особенности месторождения. П^и ''еравномерном шаге они сгущаются на участках с более сложной структурой и (ш:и) сложным распространением минерализации, а также в областях с увеличенной плотностью разведочной сети. При этом желательно семейство плоскостей ориентировать и совмещать с подсчетными разрезали. В случаях, кргда разведочные скважины в своем больвинстве имеют однонаправленное искривление , г тонкости,целесообразно заменить на поверхности, проходящие по линиям скважин и (или) разрезов. При этом получают сетку с наибольшей информативной плотностью. Тогда область моделирования в отображается семейством непересекающихся плоскостей Рт и С^/ и семейством поверхностей Когда ярко выражена пластовая направленность залежей, одна из семейстЕ поверхностей целесообразно ориентировать по направлению, паралл \льному

кровле и (или) почве пластов. В результате таких построений в области моделирования й формируется сетка Д, характеристика которой зависит от способа задания поверхностей (плоскостей) и может Сыть регулярной , полурегулярной и нерегулярной (хаотической),'равномерной или неравномерной. Кроме того, сетка момэт Сыть прямоугольной или непрямоугольной.

Характеристика сетки позволяет уме ка этапе формирования математической модели учесть как специфику месторождения и исходной геологической информации, так и особенности технологии подсчета вапазов и параметров "орных работ при отработке месторождения.

достоверность и точность расчетов при горногеометрическом анализе посредством математических моделей месторождений во многом зависит от эффективности интерполяции и экстраполяции геологических параметров месторождений и воспроизведения геологических объектов. Задача интерполяции состоит в следующем. В задан::ой области моделирования Б и построенной сетке Л с множеством узлов имеется достаточно плотное множество уэлов Ч[?1> с координатами Х1,уэ,2к, ¡?1 , в которых известны наборы геологически; параметров 3!ак-<31(11),32(1й),...,5г(1г)>. Требуется "восстановить" в остальных узлах сеточной области Д. значения некоторой функции фг (х,у,2), величины которой р! в точках наблюдений совпадают со значениями функции фг(х1,у0,гц).

В работе предложены различные подходы при реализации данной задачи, которые в своей основе баьлруются на решении уравнения Лапласа в частных производных, ортогональных Чббышеьских полиномах, бикубических сплайнов, многочленов Лагранжа и т.п.

При проектировании открытых ирних работ одной па ятяетих. и сложных задач является установление ради лальных промежуточных и конечных контуров карьеров. Границы карьера определяются его

объемной конфигурацией и размерами, от которых зависят объемы полезного ископаемого и вскрыши, подлежащих к отработке, мощность и технико-экономические параметры предприятия, а также сроки его существования.

Разработанная методика, алгоритмы и програ^лыные средства установления границ открытых горных работ ..ри разработке сложных многокомпонентных месторождений о использованием их математического моделирования в отличие от известных предусматривает:

- расчет граничного коэффициента вскрыши отдельно для каждого варианта конечных и промежуточных контуров карьера, что позволяет более полно учесть в них объемы, сорта и качество предусмотренных к разработке руд, а также конкретные технологии добычи и затраты на их выполнение;

- построение вариантов карьерных полей, имеющих несколько зон углубления карьера и сложною конфигурацию (рис.1);

- формирование графа многовариантности контуров карьера, учитывающего возможность отработки кар^ег^. отдельными карьерам, с последующим их слиянием в один карьер, и позволяющего определить рациональные контуры карьерного поля.

Предлагаемый метод раочета граничного коэффициента вскрыш на основе интегрального аффекта (интегральных затрат) предусматривает удет денежных поступлений от реализуемой основной и попутной продукции, плюс ашртиз; донные отчисления; затрат на производство основной и попутной продукции, включающего затраты на горные работы, транспорт, обогащение и металлургический передел, а также кредиты (инвестиции), необходимые для производства продукции с учетом сроков погашения основной суммы кредита и процентов по нему. Кроме того, метод учитывает обязательные платежи и налоги.

Рис.2 Схем» пост— роенил вариантов грепиц карьерных полей с ИАИСИ* наланой глубиной дна на горизонте 360 м. и ЗСО м.

- 15 - ■

При .математическом моделировании карьера, рабочей гоны и ее развития основные методы базируются на традиционных подходах, когда карьер и его параметры отображаются на серии разрезов и (гаи) погоризонгных планах или в виде объемных фигур (усеченный конус, ступенчатые сложные поверхности, образованные системой бровок уступов и поверхностей между смежными бровками).

При. моделировании карьера с использованием вертикальных поперечных разрезов (плоскостная задача) положение дна на заданном горизонте фиксируется двумя точками (хл,г) и (хв,г) при 1хЕ-хл1-Шд, где Хй,хл -координаты пересечения дна карьера, соответственно с линией откоса борта карьера со стороны . висячего и лежачего боков залежи, 2 -высотная отметка дна карьера; Шд -ширина дна карьера на горизонте.

В случас пересечения рабочей зоны с конечными контурами карьера определяется область, общзя для рабочей зоны и гранич ;ого контура карьера. Для этого разработан алгоритм пересечений.

Объемное моделирование карьера с использованием погориэонт-ных планов заключается в математическом описании положения верхних и нижних бровок всех уступов кусочно-линейными функ дами. При этом в карьерном пространстве устанавливаются координаты множества характерных точек бровок уступов при заданных координатах (х,у,г) точек нижней (верхней) бровки карьера. К'-делирование промежуточных и конечных контуров карьера осуществляется, соответственно, как с его дна, так и о дневной поверхности. Ломаная линия, аппроксимирующая тот или иной контур, координаты которой известны, в дальнейшем именуется опорной.

Предполагается, что в плане бровки моделируемого уступа в некоторой степени повторяют конфигурацию бровок предыдущего (опорного) уступа на определенном расстоянии. При моделирова-

нии бровок одного и того же уступа верхняя Сровкз должна находиться от нижней на расстоянии величины заложения откоса уступа 1-ЬуСи£й , а при моделировании бровок смежных

уступов нижняя бровка верхнего уступа расположена от верхней бровки нижнего уступа на расстоянии а.,:рины рабочей площадки 1-Шрп или ширины бермы 1-!!1б ( зысота уступа, м; « -угол откоса уступа, град).

Положе1: я моделируемых точек вычисляются первоначально на принципах построения ломаной линии Ц-. , составляющие отрезки которой параллельны отрезкам опорной ломаной линии (Ц^-гДк-ц) и отстоят от этих отрезков на расстоянии Если расстояния перемещения для всех отрезков опорной ломаной равны, то для моделирования фронта работ применяется способ построения вершин ломаной на биссектрисах углоЕ в ее вершина:'.. Расчетный процесс организован так, что направляющи вектор биссектрисы ориентирован всегда в сторону построения последующ:'* промежуточных положений карьера.

При различной скорости подгигания фронта горных рзбот по длине уступа возникает задача построения зериин ломаной, аппрок-. сшируйщей бровку у-тупа при перемещении ее отдельных отрезков на различные расстояния. Для нахождения вершин моделируемой ломаной 1л производится последовательное построение ее отдельных отрег-ков, каждый из которых расположен паралллельно на требуемом расстоянии от соответствующего отрезка опорной ломаной линии ■ ьк-1 (1-к+1) •

Вышерассмотренные способы моделирования промежуточных и конечных контуров карьеров применимы в том олучае, когда аппрокси-ыйр/лщие многоугольники выпуклы. В олучае вогнутых участков может оказаться, что какая-нибудь из моделируемых точек попадает вовнутрь отстраиваемого многоугольника. Для такого случая написана

программа., исключающая точки, попавшие вовнутрь отстраиваемого :сонтура.

Развитие рабочей зоны карьера определяется порядком перемещения фронта горных работ на уступах, которые относительно конечных контуров карьера г плане могут быть параллельны длинной или короткой оси карьерного поля от одной границы к другой или от промежуточного положения между границами вые1 'очного слоя к его контурам, по вееру с поворотным пунктом в границах карьера или за его пределами, в виде колец с периферии карьера к центру или от центра к периферии карьерного поля. В некоторых случаях применяется комбинированное продвижение фронта горнах работ.. В связи с этим при математическом м'мелировании рабочей зоны в соответствии о принятым развитием фронта горных работ карьерное поле разделяется на сек/.ора, в пределах которых его перемещение подчиняется определенным закономерностям и может описываться посредс .вом простых геометрических' расчетов.

Б основе созданного комплекса методов выбора направления развития горных работ лежат процедуры, при которых в соответствии с параметрами системы разработки.строится множество пол жений ра-Сочей зоны в карьерном пространстве от поверхности карьера до его конечной глубины. Множество этих положений и все возможные пути перехода из одного положения в другие упорядочиваются в виде объемного ориентированного графа, специфической особенностью которого является наличие циклов. Посредством предложенных алгоритмов на графе отыскивается оптимальная траектория развития горных работ и строится график режима горных работ.

В случае применения способа вертикальных разрезов для подсчета запасов геометрия каждого подсчетного блока определяется контурами руд залежей на двух соседних разрезах. По контурам за-

дежей на омежних разрезах можно иметь представление о поверхности подсчетного блокз,

При построении боковой поверхности подсчетного блока необходимо, чтобы количество вершин многоугольников, которыми описываются контуры эалежей на рагрезах, было одинаково, а нумерация вершин многоугольников начиналась с вершлкы, расположенной на его большой оси (рис,2-4).

Предлагавши алгоритм исключает возможность искажения боковой поверхности подсчетного блока, поскольку при ее построении сохраняются все вершины исходных многоугольников и он праще в реализации по сравнению с предыдущими.

Процесс построения погориэонтных планов карьера на' основе математической модели наклонных залежек заключается в: построении математической модели контуров горизонтов; нахождении пересечения каждого контура горизонта отработки с шюгоугольниками, ограничивающими зону влияния скважины (группы скважин) и контурами,'.ограничивающими область запасов, потерянных при подземкой отработке участка месторождения; подсчете запасов залежей по горизонтам карьера.

Построение математической модели контура горигс-нта ¿аключа-етса в его аппроксимации ломаной линией, участки ксюрсй ^.следовательно описывают нижиш Срсшлу карьера на соотве'лтьуще« горизонте И Я&олинкк выхода залежи ьз этот горизонт. Изолинии выхода ¿»адехи на каждый горизонт строятся для всех залежек с кн'ь--рьавсм, раьши аисат« услуиа. Построение иэогкнкй ооуцестьх гтея о ио-польауьанкбм метода интерполяции по отметкам скважин, которые нанесены на планах залежей.

Результаты теоретических и прикладных исследовании внедрены при проектировании карьеров Итауэ, Западная Сары-Оба, Ьшизанбай и

Рис. 2 Схема к нахождению вершин многоугольника через равные углы.

Рис. 3 Схема к нахождению вершин многоугольника через равные расстояния.

Рис. 4 Построение боковой поверхности подсчетного блока.

Кзрашспакг. а также использовались при разработке регламента на проектирование открыток повторной разработки карьерного поля Пок-рс-СеЕер - (ЖезказганШКцветмет, ИГД НАН РК 1995г.). Общий экономический эффект составил более 0,65 млн. руб. (в ценах 1991 г.).

Р.АКЖЧЕНКЕ .

Е диссертации дано новое решение актуальной научной задачи по разработке эффективных методов и моделей математического моделирования месторождений и карьеров, обеспечивающих автоматизацию процессов горке-геометрического анализа и установление рациональных параметров открытой разработки.

Основные научные результаты, выводы и рекомендации заключаются в следующем:

1. Разработаны теоретические основы моделирования месторождений и карьеров,, которые позволяют создавать адекватные реа; ным горно-геологическим и ' горнотехническим услог-ям математические модели, обеспечивающие воспроизведение параметров карьеров и производство автоматизированного горногеометрического анализа карь-' ерных полей.

2. Предложена новая классификация математических моделей месторождения и карьеров, оснсваная на характеристиках сеточной области, оконтуривающей подсчетные блоки, учете расположении информации относительно элементов сетки; способах моделирования и описания карьерного пространства и его элементов. Она позволяет определить условия эффективного, применении!, той или иной модели в определенных горногеометрических условиях.

3. Создан комплекс методов и моделей, алгоритмов и программных средств математического моделирования месторождений и карь- . ров, позволяющих оперативно на ПЭВМ производить а автоматизиро-

еенном режиме гсрногеометрическип анализ карьерных полей, устанавливать промежуточные и конечные контуры карьера при разработке сложных многокомпонентных месторождений; определить рациональное направление углубки карьеоа на основе построения объемного графа многовариантности развития горных работ, который позволяет моделировать обособленные рабочие зоны с различной интенсивностью их отработки.

4. Разработаны методы и модели обработки первичной геологической информации в соответствии с принятыми кондиционными требованиям! с последующа«! занесением ее в Формируемую область моделирования, а такие обоснованы методы интерполяции и экстраполяции геологических параметров при математическом моделировании месторождений.

5. Для построения объемных геологических тел и блоков, пого-ризонтных вертикальных и наклонных сечений предложены методы и алгоритмы подсчета запасов, ос"■•спечивавдие необходимую достоверность и точность геометрических построений и расчетов.

6. С -применением разработанного программно-функционального комплекса математического моделирования месторождений и карьеров произведен параметрический анализ карьерных полей Итауз и Пок-ро-Оевер АО"йезкаеганцветмета", что позволило установить рациональные конечные контуры карьеров и определить направление развития горных работ.

Полученные результаты расчетов на ПЭВМ по карьеру Итауз попользованы при разработке ТЭО и Технического проекта освоения Джидандинской группы АСГЖегказганцветмет" институтом Гипроцветмет и ' при разработке ТЭО Строительства шахт и карьров Джиландинской группы институтом КевкааганНИПИцветмет, а таг-зле при разработке регламента на'проектирование открытой повторной разработки карь-

ерного пася Покро-СеЕер ИГЛ-HAH PK. Экономический эффект по карьеру Итауа составил 0,65 млн.руб. в ценах 1991 года.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Съедин З.Ф.,Бекмурэаев Б.Н. Классификация математических моделей месторождения и карьера. // В кн."Актуальные вопросы современной науки и техники". Сборник научных трудов конференции посвященной 60-ю КазНТУ. -Алматы. 1994. -с.217-221.

2-. Д.Г.Вукейханов,В.Ф.Съедин,Е.А.Сгпакоэ,Бекмурэаев Б.Ж. Геометрическое моделирование месторождений в системе автоматизированного проектирования открытых горных разработок // Прикладная математика и математическс-е моделирование., приложение к экспресс информации Новости науки Казахстана. -Алматы, 1994. с.43-46.

3. Д.Г.1/кейханов,В.Ф.Съедин,Бекмурэаев Б.Ж. Горногеометри-. ческие расчеты в системе автоматизированного проектирования тк-рытой горной технологии //Комплексное использование минерального сырья. N 1.Алматы, 1994'г. с.19-24.

4.Вукейханов Д.Г.,Съедин В.Ф..Бекмурэаев Б.К. Геометрическое моделирование месторождений и карьеров в САПР ОГТ //В кн."Минеральные ресурсы Казахстана"Теэ.докл.международной конференции -Алма-Аты, 1993. -с.185-18а.

5. Вукейханов Д.Г.,Съедин В.Ф..Мейрманов K.M.,Бекмурэаев Б.Ж. Подсистема математического, моделирования промежуточных и конечных контуров картеров в САПР-ОГТ // В кн. "Логическое управление с использованием ЭВМ" Тез. и докл. Всеолоэ.симпозиум -М.,Орджоникидзе, ЕНИИТИ, 1988. -с.389-390.

5. Вукейханов Д.Г.,Съедин В.CD.,Бекмурэаев Б.Ж. Некоторые особенности технологии объемного моделирования геологических объ- . ектов //В кн. "Актуальные вопросы современной науки и техники".

Сборник кручньс: трудов конференции посвященной 60-ю КаэНТУ. -Ал-матн. 19S4..с.145-149.

7. Съедин В.Ф..Б^кмурэаев Б.Ж..Мейрманов K.M. Математические осноеы выбора рационального направления развития горных работ в САПР-ОГТ // В кн."Проблемы выч. математики и автоматизации научных исследований".Тез.докл. респ.конф.Алма-Ата, 1938. о.95.

Аннотзцая Бекмурэаев Еатырхандыч

"Кен орнындагы пайдзлы у.азбаларды алы, тес!лмен шыгару" 06.15.03 мамандыгы бойынша "Ас .¡к кен1шт1ц оцтайлы влшемдер1н металлы кен срындаркн математикалык, улг1леу аркылы неПздеу" такырыбына жазылган техникалык гылымд р кандидаты гылыми дере-жес1н апуга арналган ^иос^чтациясы.

Vcынылып отырган диссертация жумысы аяык кен1шт1ч оцтайлы элшемдер!^ аньп-;тау '/¡е!к к.урылымы курдел! кен орындарын жене тау кен жумыстарыкьщ дамуын кэлемд! математикалык улг1леу аркылы ти!мд1 тее!л муруга багыттзлган.

Кенгвтерд! математикалыь; улПлеу алгадвд геологиялык; матери-алдаркн пайдалану аркылы барлача каэбалардыц мел1меттер1н сыигма-лау тур1не нег1гдёлген жене келденек 'парка мен цецгейл!к кен мумыотарыныц сь'зылгысы'кепг1нде жзсалгал.

Ашык кен1шт! улПлеу нег1з1нде казу жуйес! влшемдер! мен

кек1ы жумыс аймагыньщ даму терт1б1 жатыр.

Дисоертациялык жумыотын карьерлерын жоспарлау, кайта КУРУ« пайдалакуга беру кеэ1ндег1 жумыс.гарды гылыми нег1зде жоспарлауда Серед1. .

^ Summary

On the work of Bekmureaev Batyrkhan on the theme "Determination of the rational pargeters of open-pit mines by the simulating deposits" by the speciality 05.15.03 -"opened mining of deposit of mineral resourses" to sudrnit a thesis for a candir date degree of technical science.

The present dissertation work describes a method of simulating deposits of• composite structure. The method employs mathematical techninues to study the opsnrorks zone formation dynamics in open-pit nines with any mode of the works front advance as well аз to determinate, on jriented graphs, the rational direction od openworks expansion.

Methods and reconendations in the present scientific investigation, are confirming the experiences and industrial testings during the planing and design of mining works in Itaus and Kurjunkui.

The results of dissertation works are recomended to use in орел cut planing and desing on the stages of their planing, reconstruction and exploitation.