Организация и планирование производства на карьерах при выемке руды зонами ограниченных размеров тема диссертации по экономике, полный текст автореферата

Автореферат диссертации по теме "Организация и планирование производства на карьерах при выемке руды зонами ограниченных размеров"

РГб ол

На правах рукописи

СЕНАТОРОВА Ольга Николаевна

УДК 622.271.3 : 658.012.2 (043)

ОРГАНИЗАЦИЯ И ПЛАНИРОВАНИЕ ПРОИЗВОДСТВА НА КАРЬЕРАХ ПРИ ВЫЕМКЕ РУДЫ ЗОНАМИ ОГРАНИЧЕННЫХ РАЗМЕРОВ

Специальность 08.00.28 — «Организация производства»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1996

до а "и

Работа выполнена .в Московском государственном горном университете.

Научный руководитель докт. техн. наук ,проф. РЕЗНИЧЕНКО С. С.

Официальные оппоненты: докт. техн. наук, проф. ГРАЧЕВ Ф. Г., канд. техн. наук, дед. МАЛЯРОВ 10. А.

Ведущее предприятие — Государственное предприятие «Главный информационно-вычислительный центр Госкомитета РФ по металлургии».

Защита диссертации состоится « . . . » . . . . 1995 г.

в . . . час. на заседании диссертационного совета К-053Д2..05 в Московском государственном горном университете по адресу: 117935, Москва, В-49, Ленинский проспект, 6.

Отзывы в двух экземплярах просим направлять по адресу: 117935, ГОП-|1, Москва, В-49, Ленинский проспект, 6, М'ГГУ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан « . . . »..... 1996 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

канд. экон. наук, доц. СОКОЛОВСКАЯ М. Б.

Общая характеристика работы.

Актуальность работы. Горная промышленность испытывает в настоящее время значительные трудности, связанные с переходом к рыночной экономике.' К середине 1995 года промышленный спад составил свыше 50% от уровня 1990 года. Сокращение инвестиций в горную промышленность привело к уменьшению объемов производства на горных предприятиях, что существенно снизило использование производственных мощностей.

Развитие рыночных отношений при сокращении объема производства требует от горных предприятий более гибкого подхода к возможности оперативного изменения номенклатуры выпускаемой продукции и, в частности, для горнорудных предприятий - расширение спектра качественных характеристик выпускаемых концентратов. При этом главным становится обеспечение возможности удовлетворения практически любых требований различных (зарубежных и отечественных) потребителей в качестве, объемах и сроках поставки продукции. Производитель должен иметь возможность практически в любое время предоставить разнообразную продукцию. Целесообразность регулирования сортамента выпускаемой продукции объясняется не только конъюнктурой спроса, но и изменяющимися горнотехническими условиями разработки (динамики качественных показателей, соотношения сортов полезных ископаемых и др.), ибо проектные проработки и технология добычи и обогащения рассчитываются обычно по усредненным показателям месторождения.

Инерционность существующих технологий добычи и усреднения, в частности, наличие значительных по размеру рабочих зон, когда выемка руд ведется из большого числа забоев, приуроченных к рудным разностям различного химического состава, существенно уменьшают возможности в обогатительном переделе оперативного получения концентратов с требуемыми качественными характеристиками.

Поиск новых технологических решений, позволяющих повысить эффективность открытого способа разработки, привел к способу отработки рудных тел выработками ограниченных размеров с достаточно крутыми откосами бортов. Выработки формируются в карьер-

ном пространстве и имеют параметры, связанные с инженерно-геологическими условиями залегания руд. Иными словами, речь идет о создании в карьере добычных зон ограниченных размеров, ч¡о позволяет по-новому решать многие вопросы, в том числе дать иную организацию горных работ, обеспечивающую стабилизацию качества руды, поступающей на обогатительную фабрику.

В связи с этим разработка организационно-технологических решений при зонной добыче железных руд открытым способом , позволяющих стабилизировать показатели рудопотока, является актуальной научной задачей.

Целью работы является разработка методических основ организации и планирования горных работ в карьере при ведении работ зонами о1раиичснных размеров, параметры которых определяются инженерно-геологическими условиями залегания рудных тел.

Идея работы состоит в том, что организация добычных работ в карьере при выемке рудных тел выработками ограниченных размеров позволит стабилизировать и оперативно менять качественные показатели рудопотока за счет поддержания на определенном интервале времени требуемого соотношения типосортов руд.

Научные положения, разработанные лично соискателем:

- стабилизацию качественных показателей рудопотока в пределах интервалов времени, определяемых требованиями обогатительного передела, необходимо осуществлять на основе организации ведения добычных работ в карьере зонами ограниченных размеров;

- разработанная модель адаптивного планирования количества и месторасположения в карьере добычных зон, размеры которых связаны с параметрами рудных тел, позволяет стабилизировать характеристики рудопотока;

- решение задачи линейного целочисленного программирования с иулевыми переменными по выбору и расстановке технологических комплексов является инструментом организации выемочно-ногрузочных работ в выработках, размеры которых колеблются в значительном диапазоне.

Обоснованность и достоверность научных положении, выводов и рекомендаций подтверждается:

- использованием апробированных методов моделирования и планирования развития горных работ;

- анализом статистических данных;

- применением современных вычислительных систем;

- представительным объемом математического моделирования.

Значение работы. Научное значение работы состоит в разработке методических основ принятия организационно-технологических решений при зонной добыче железных руд открытым способом.

Практическое значение работы заключается:

- в получении конкретных предложений по организации зонной отработки применительно к условиям ряда железорудных месторождений, разрабатываемых открытым способом;

- в разработке рекомендаций по стабилизации характеристик карьерного рудопотока при использовании зонной отработки с целью повышения эффективности работы горно-обогатительного предприятия.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на "Неделе горняка" в феврале 1995 г., проводившейся в МГГУ.

Публикации. По теме диссертации опубликованы две статьи.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы; изложена на 115 страницах машинописного текста, содержит 25 рисунков, 11 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Вопросы организации ведения горных работ в рудных карьерах отражены в работах академиков Н.В. Мельникова и В. В. Ржевского, докторов технических наук В.И. Ганицкого, С.С. Резничеко, С.А. Ильина, Ю.И. Лнистратова, М.Г. Новожилова, А.И. Арсентьева, B.C. Хохрякова и многих других ученых.

Изучению вопросов организации и планирования горных работ при формировании рудопотоков с требуемыми качественно-количестпеннымн характеристиками с целью повышения эффективности обогатительного передела и снижения потерь посвящены груды докторов технических наук Ю.П. Астафьева, Ф.Г. Грачева, Б.П. Юматова, М.В. Васильева, П.П. Бастана, кандидатов технических наук В.И. Тимашова, В.И. Гладких и многих других исследователей.

Анализ работ, упомянутых выше авторов, свидетельствует о широком диапазоне исследований, связанных с обоснованием организационно-технологических решений при открытой разработке рудных

месторождений. Вместе с тем обзор опубликованных работ свидетельству ег, что формирование стабильных рудопотокоа базируется на традиционной технологии отработки рудных залежей, ориентирующейся на наличие мощных усреднительных систем в карьере и на обогатительной фабрике. Вопросы селективной выемки решались применительно к задачам уменьшения потерь руды и снижения раэубожива-ния в конкретном забое.

В диссертационной работе в соответствии с поставленной целью и результатами анализа проведенных ранее исследований решались следующие задачи:

- установление принципиальной возможности организации ведения добычных работ выемками ограниченных размеров с целью поддержания в рудопотоке карьера требуемых соотношений типосортов руд на интервале времени, определяемом условиями обогатительного передела;

- проведение статистического анализа горно-геологических условий залегания руд для выявления усредненных геометрических параметров рудных тел, определяющих размеры горных выемок при чонной отработке;

- разработка методики адаптивного планирования горных работ в железорудном карьере при зонной отработке для формирования ру-допотоков с заданными характеристиками;

- разработка методических основ расстановки технологических комплексов при ведении добычных работ в карьере горными выемками р&чличкых размеров;

- обоснование организационно-технологических решений примени гельно к условиям карьера Лебединского ГОКа при ведении добычных работ выработками ограниченных размеров.

Поставленные задачи решались применительно к рудным карьерам, в которых разрабатываются рудные тел а сложного состава при значительном количестве типосортов.

В грузопотоках, поступающих на обогатительную фабрику, виды руды значительно отличаются друг от друга по физико-механическим свойствам и обогатимости. Для каждого отдельного вида существуют свои оптимальные режимы дробления и обогащения. При поступлении на обогатительную фабрику комбинации различных видов руд невозможно выдерживать эти режимы, что значительно увеличивает ресурсопотребление не только обогатительной фабрики, но и горнообогатительного комбината в целом. При этом увеличиваются потери и хвостах, уменьшается выход концентрата, что ведет к дополнительным нагрузкам на все комплексы оборудования, используемые в ка-

рьере и на фабрике. Для стабилизации работы фабрик обычно выделяют несколько основных типов руды и для каждого типа определяют оптимальную технологическую схему переработки. Нормальное функционирование каждой схемы зависит от времени существования рудопотока определенного качества. Возможности оперативной перенастройки обогатительного процесса при изменении качественных характеристик рудопотока ограничены, и это определяет необходимое время существования однотипного рудопотока. Для фабрики оно составляет не менее 7-40 дней.

В связи с этим возникает необходимость в разработке организационно-технологических решений при ведении горных работ и их планировании, позволяющих стабилизировать показатели рудопотока.

Промышленные типы железорудных месторождений весьма разнообразны по условиям образования, что существенно сказывается на технологии добычи. Среди них выделяют магматические, карбонати-тоные, скарновые, гидротермальные, осадочные (в том числе коры выветривания), метаморфизированные.

В диссертации проанализирована работа карьера АО "Лебединский ГОК" на железорудном месторождении. Нижние горизонты отрабатываются экскаваторами ЭКГ-8И с использованием автомобильного транспорта с дальнейшей перегрузкой горной массы на перегрузочных пунктах в железнодорожный транспорт. Вышележащие уступы отрабатываются с погрузкой напрямую в железнодорожный транспорт. Средняя длина отрабатываемого блока при погрузке в автомобильный транспорт составляет 200-300 м.

В целом по Стойло-Лебединскому месторождению показатели руды по содержанию Ге как общего так и магнетитового, а также по обогатнмостн колеблются в широких пределах. Такое колебание качественных показателей значительно отражается на работе обогатительных фабрик. Основное влияние на качественные и количественные показатели рудопотоков оказывают используемая система разработки и организация горных работ на карьере. Для анализа этого влияния были использованы месячные планы горных работ, неделыю-суточные графики работы и погоризонтные геологические планы.

Формирование элементарных рудопотоков в карьере осуществляется согласно основным типосортам. Количество элементарных рудопотоков определяется числом находящихся в работе забоен и их типом. Выполнение требований фабрики по качеству и объемам поступающего сырья при существующей системе разработки значительно усложняет организацию горных работ в карьере. В течение ме-

сяца более 45% экскаваторов ведут работу в двух и более забоях. По качественному составу в карьере преобладают сложные забои, в которых осуществляется добыча двух, а в некоторых случаях и трех ти-посортов руды. Для большинства сложных забоев характерно значительное колебание количественного состава типосортов добываемых руд. Количество сложных забоев в рудной зоне достигает 80% общего числа забоев, что ведет к одновременному существованию в карьере большого числа элементарных рудопотоков всех типосортов.

В ходе анализа качественного состава-руд, добываемых каждым экскаватором, было определено время существования элементарных рудопотоков. Время существования грузопотока наиболее распространенных типосортов руд (магнетитовой и биотиткуммингтонито-вой) не превышает 1 недели. Но в некоторых случаях оно может достигать нескольких (6-8) недель. Наличие в карьере большого числа различных по своим качественным показателям элементарных рудопотоков значительно уменьшает время существования однотипного (одного из выделенных типосоротов) рудопотока, поступающего на обогатительную фабрику. На рис. 1 представлено характерное для работы карьера изменение объемов добываемых типосортов по неделям.

Одним из возможных путей к стабилизации качественно-количественных показателей рудопотока, а также перераспределению во времени и сокращению объемов вскрышных работ является концентрация горных работ в карьере. Под концентрацией следует понимать выделение в карьере отдельных организационно-технологических зон производства добычных работ, приуроченных к тем или иным рудным разностям. Размеры таких зон в значительной мере определяются горно-геологическими условиями залегания рудных тел, а их количество - объемом производства и технологическими т ребованиями обогатительного передела. Выделение таких зон позволит получить стабильные по качественно-количественным показателям рудопотоки на временном интервале, определяемом с одной стороны конъюнктурой рынка, а с другой г технологическими ограничениями по перенастройке обогатительных линий. Концентрация горных работ предусматривает формирование в пределах бортового массива выработок округлой формы и относительно малых размеров. Размеры выработок определяются требуемым составом руды с учетом обеспечения безопасности ведения горных работ.

_П£»Д» 1

□р <• 1

■р »

Руд» 1

1 нм«ля

2Н4д«ля

3 и«4«ля

4

Рис 1. Гистограмма изменения количественных характеристик грузопотоков из забоя по типам руд

Предложенные академиком В.В.Ржевским и рядом других ученых технологические решения по формированию в карьере открытых горных выработок размерами порядка 100 -200 м в плане и высотой до 60 - 100 м с крутыми углами откосов позволяют по иному посмотреть на организацию добычных работ. Вместо традиционной организации горных работ была предложена организация, предусматривающая выделение добычных зон с высокой концентрацией горных работ.

Для карьера АО "Лебединский ГОК" был рассмотрен вариант организации работ при их концентрации на отдельном участке с использованием существующих технологических комплексов оборудования. Основное требование к рассматриваемому варианту - возможность поддержания в течение длительного времени (не менее 4 недель) рудопотока определенного качественного состава.

В рассматриваемом варианте организации работ в течение всего месяца была обеспечена добыча магнетитовой руды при незначительном искривлении фронта горных работ; месячный объем добычи руды может быть выполнен 9 экскаваторами вместо 14.

Число забоев, приходящихся в среднем на один экскаватор, сократилось на 41°о. Подвигание фронта горных работ составило 40 м. Анализ геологических погориюнтных планов и планов горных работ позволил сделать вывод о возможности дальнейшего испольчови-

нии концентрации горных работ для стабилизации характеристик ру-;;о1нпоков.

Для обоснования технологических параметров и организационных решений при концентрации горных работ необходим анализ горногеологических особенностей залегания рудных тел.

Линейные параметры рудных тел, их пространственное расположение и качественная характеристика существенно влияют на принятие организационных и технологических решений.

Для условий АО "Лебединский ГОК" было проведено статистическое исследование размеров рудных площадей месторождения. Для выяснения размеров рудных тел, имеющих выход в беггг действующего карьера АО "Лебединский ГОК", и определения средних значе-нш! этого параметра были проведены замеры на всех погоризонтных планах с отметками от -105 ы до +60 м. При выделении основных разновидностей железистых кварцитов использовалась применяемая на комбинате классификация. Из анализа результатов следует, что средние значения размеров рудных тел. приуроченных к отдельным разновидностям кварцитов, составляют 45-90 м. Эти величины и будут определять основные геометрические параметры горных работ.

При планировании и организации ведения горных работ зонами ограниченных размеров решается ряд сложных технологических и организационных задач: определение места расположения добычных юн и ил параметров, расстановка комплексов оборудования для работы в этнд тонах, организация работы основного и вспомогательного оборудования и т.д. На практике решения по данным задачам ь большинстве случаев основываются на методе вариантов, а также личном опыте и интуиции проектировщика, т.е. процесс принятия оешения трудоемок, а результат в большинстве случаев не является наиболее экономичным (оптимальным;.

В данной работе, на основе современных математ ических методов ;? нычислиттльной техники, решаются задачи моделирования развития горных работ, а также разработаны методические основы расстановки технологических комплексов при ведении добычных работ горными выемками различных размеров.

При создании экономико-математической модели планирований пгэвития горных работ были выделены три группы критериев. ;. Критерии, связанные с показателями работы карьера: - минимизация коэффициента вскрыши (текущего, среднего, гра-шчного, среднеэксплуатационного) за определенный период;

- минимизация объема вскрышных работ в течение планируемого испиода;

- максимизация объема добычи полезного ископаемого;

- минимизация отклонения текущего коэффициента вскрыши о г его планового значения за определенный период времени;

- минимизация отклонения текущего объема вскрыши от его плановой величины;

- минимизация отклонения текущего объема добычных работ от его клановой величины;

- равномерность загрузки оборудования.

2. Критерии, связанные с качественными характеристиками полезного ископаемого:

- максимизация содержания полезного компонента;

- минимизация содержания вредного компонента;

- максимизация (минимизация) выхода определенного сорта;

- минимизация отклонения текущего значения показателя ка честна полезного ископаемого от его плановой величины;

- минимизация отклонения текущего выхода сортов от их планового значения за период планирования при определенном их соотношении;

- минимизация коэффициента горной массы.

3. Критерии, связанные с итоговыми показателями работы карьера:

- максимизация выхода концентрата;

- максимизация выхода металла;

- минимизация отклонения текущего выхода концентрата от его плановой величины;

- минимизация отклонения текущего выхода металла от его планового значения.

Возможные области применения критериев планирования представлены в таблице 1 .

Ограничения модели делятся на три группы.

1. Количественные ограничения:

- по объему добычи полезного ископаемого (}д

Q;i min < Qfl < Q;i max;

- по объему вскрышных работ Qb

Qb min < Qa < Qa max.

Таблица 1.

Критерии планирования и области их применения

Критерии планирования

Области применения критериев

Критерии, связанные с технолонгаескими показателями работы карьера

К» —► min Используются дня сокращения

объемов вскрышных работ при Qs —min постоянной производительности

карьера по горной массе или Од _р. min полезному ископаемому.

Критерии, сыпанные с обеспечением стабильных показателей горных работ

" Используются для стабилиза-

ции ведения вскрышных работ при постоянном качестве полезного ископаемого.

Используются для обеспечения устойчивой работы ГОКов , стабилизации показателей его работы.

Кв - Кя ал Qa - Qana фд - 0Д1И

Qi - QcP

Критерии, связанные с качественными характеристиками полезного ископаемого

min . min . min

mm

(Xi

ai — ß, —

Критерии, сказанные с обеспечением стабильности качественных характеристик

шах Применяются при разработке

min месторождений с изменчивым

качеством полезного ископаемого, шах многокомпонентного сырья.

<xi НЛ

Iе

1 Ki |ß> - {Uiuij

К IM

rain Используются доя обеспечения

стабильного качества полезного ископаемого и выхода определенного tnin сорта.

Используются при разработке месторождении с большой мощностью шш вскрыши и изменчивым качественным составом полезного ископаемого.

Критерии, савзашше с итоговыми показателями работы карьера

У —► тах Используются в^условиях тесной

связи карьеров и обогатительных СХ «не —тах фабрик при дефицитности продукции.

Критерии, свизашгые с итоговыми показателями работы карьера

|н обеспечением стабильности

Y - У luí I —р. min Используются доя оценки эффек-

I' i тивности работы обогатительных

ОС me - СХ те пл | —min фабрик.

2. Ограничения по качественным показателям:

- по качественным характеристикам полезного ископаемого а

(X пнп 2 С1 $ СХ шах;

- по выходу концентрата у

У ^ уши

- по выходу сортов Р »

Р я £ Ре пл;

Р я $ ре пл.

3. Технологические ограничения;

- ио максимальной величине подвигания в блоке

XI <; Оц

где ОI - ширина ¡-го блока, X1 - подвигание в ¡-м блоке;

- по соблюдению минимальной ширины рабочей площадки М

X ц - X (¡- 1)] ^ М;

- по допустимой кривизне фронта горных работ К

X ц - X ! () 11) £ К,

где К - допустимая кривизна фронта горных работ.

При решении задачи выбора места расположения добычных зон и определения их параметров используется блочная модель месторождения. На выбор линейных размеров блоков для модели местороя-пения наиболее существенно влияют два фактора:

- геометрические размеры рудных тел одного типа;

- используемые на карьере комплексы выемочного оборудования.

При выделении блоков соблюдались следующие требования:

- блоки приурочены к отдельным разностям руд;

- при значительной длине рудного тела по фронту, в нем выделяются несколько блоков, кратных размеру выемочного блока;

- при малых параметрах смежных блоков они объединяются, в результате получается блок смешанного вида.

Определение параметров рабочих зон осуществляется в два этапа. На первом этапе планирования осуществляется поиск оптимального решения с использованием всей блочной модели месторождения.

Основное требование к расчетному варианту - выделение добычных зон, отрабожа которых обеспечит существование в планируемый период рудопотока с постоянными качественными характеристиками.

На первом этапе планирования при постановке задачи на основе унифицированной экономико-математической модели выбирается критерий и соответствующая ему система ограничений. Фактическая * неличина ограничений определяется исходя из характеристик, используемых на карьере выемочных комплексов, применяемых в выработках ограниченных размеров, согласно способу ведения горных работ отдельными добычными зонами. Ограничения определяются линейными размерами блоков.

В большинстве случаев результаты, полученные на первом этапе, не могут быть использованы для недельного и сменного планирования. Параметры выделяемых блоков в ряде случаев не позволяют достаточно точно выделять отдельные типосорта. Для задач подобного рода необходимо уменьшить параметры блоков и ввести дополнительные ограничения. Это определяет необходимость второго этапа планирования развития горных работ в карьере.

На втором этапе планирования в зонах, выделенных на стадии укрупненной оценки месторождения, блочная модель трансформируется сог ласно новым требованиям и в расчет вовлекаются лишь блоки, определенные на первом этапе планирования. При этом сохраняется установленный порядок отработки блоков и существующие технологические и организационные ограничения. Подвергается изменению ограничение, определяющее величину максимального подвигания в блоке.

При концентрации горных работ размеры выработок могут изменяться от нескольких десятков до нескольких сотен метров. На эффективность использования технологического комплекса оказывает существенное влияние соответствие параметров комплекса и выработки, в которой ведутся работы. Возможные варианты технологических комплексов, позволяющих вести работы в выработках ограниченных размеров, представлены в табл. 2. Наряду с традиционным оборудованием - мехлопатами и драглайнами в зонах ограниченного размера могут использоваться грейферы, гидравлические обратные лопаты, колесные погрузчики, транспортные и скиповые подъемники, фрезерные комбайны, краны.

Технологические комплексы классифицируются по месту расположения оборудования и способу отработки блока. Оборудование может располагаться: вне выемочного пространства блока; внутри выемочного пространства блока; смешанное, в пределах блока.

Отработка блоков может осуществляться на полную высоту лапа или послойно и пределах этапа.

Таблица 2.

Классификация технологических комплексов (до перегрузочных пунктов)

место расположения оборудования способ отработки БЛОКА

на полную высоту этапа пооюйиов пределах'.1та11л

вив выемочного пространства блока Шарошечные станки, драглайны

Станки пневмоударного бурения, тросовые грейферы

Станки пневмоударного бурения, гидравлические обратные лопаты и грейферы

внутри выемочного пространства блока Станки пневмоударного бурения, колесные погру зит, транспортные подьемники

Станки пнсвмоударао1 о бурских, колесные погрузчики, скиповые подъемники

смешанное, Б пределах блока Станки пневмоударного бурения, колесные погрузчики контейнеры, краны (при высоте этапа до 15 и) Станки пневмоударного бурения, колесные погруз-шхи. контейнеры, крапы

Фрезерные комбайны с конвейерным или автомобильным транспортом, конвейерный подъем

Для выбора технологических комплексов и решения задачи расстановки оборудования разработана модель линейной целочисленной задачи с булевыми переменными.

В модели индексы и к используются для обозначения зон ведения горных работ и применяемых на предприятии комплексов оборудования соответственно. При этом У йс - число комплексов оборудования типа к, устанавливаемых в зоне 1,

У 1к = { Й1к1,..., ,..., а»кп } ; Р ¿к! - булевэя переменная

(Р |к1 = 1 , если У «к = аШ, в противном случае Р ¡к) = 0 ) .

у «к = £ р >к1 ааа У»,к 1

Ограничения модели содержат следующие требования. ^

1. Г1о количеству комплексов оборудования ГЧк типа к :

р|Ы Шк1 £ 1Чк V к.

и

2. По условию однотипности комплексов оборудования, устанавливаемых в зоне 1 и однозначности определения величины У ¡к :

£ р!к1 = 1 VI

и

3. По целочислснности переменных Р1к1:

О £ Р^к! £ 1, РШ - целое число \/1,к,1.

Целевая функция модели:

Е ф|к1 Р1к1 а|к1 -> шах,

где фМ - интегральный показатель, характеризующий степень соответствия технико-экономических и организационных показателей расстановки комплексов оборудования параметрам зоны и плановым показателям.

Применительно к условиям карьера АО "Лебединский ГОК" последовательно были выполнены оба этапа планирования развития горных работ и расстановка оборудования.

В результате поквартального расчета на первом этапе были получены две отдельные добычные зоны, расположенные на юго-западном и северо-восточном бортах карьера. Высота первой добычной зоны (юго-западный борт) составляет 75 метров. Вторая зона расположена на горизонтах +45 и +60 м. Длина зон по фронту на верхних горизонтах порядка 300 м. Максимальное подвигание фронта горных работ на отдельном участке составило 100 м. Затем были

последовательно рассчитаны параметры добычных зон и объемы горных работ на второй и третий кварталы. В результате влияния технологических ограничений потребовался в начале частичный, а затем и полный переход в другие зоны.

На втором этапе планирования производится трансформация линейных размеров блоков модели месторождения, расположенных в зонах, полученных на первом этапе. Параметры блоков изменяются (как правило, в сторону уменьшения) согласно геологическим особенностям зон.

На основании данных, полученных при планировании 1 квартала, были проведены расчеты декадных планов предприятия. В течение всего расчетного периода работы ведутся в первой добычной зоне, при этом в отработку вовлекаются 7 блоков. Средняя величина по-двигания в них составляет 16 м. Работа во второй зоне начинается только в восьмой декаде. Постепенно количество разрабатываемых блоков увеличивается, и в пятой декаде в отработку вовлекаются все блоки первой добычной зоны. Увеличение количества отрабатываемых блоков оказывает влияние на величину подвигания фронта горных работ, которая постепенно снижается.

Выбор технологических комплексов и решение задачи расстановки оборудования проиллюстрируем на примере декадных планов 2 квартала. Во 2 квартале работы ведутся в 4 добычных зонах. Для производства работ в этих зонах предлагалось использовать 3 типа выемочного и 2 типа транспортного оборудования, имеющегося в распоряжении данного предприятия. Результаты моделирования, основанные на учете влияния размеров зон на производительность горнотранспортного оборудования и эксплуатационные затраты, показали необходимость использования в разных блоках различных комплексов оборудования, В результате расчетов подтвердилась возможность использования метода выбора направления развития горных работ при их ведении отдельными добычными зонами, были решены задачи выбора технологических комплексов и расстановки оборудования. Анализ полученных результатов показал их технологическую и организационную приемлемость.

Как указывалось выше, основной целью предлагаемой организации производства зонами ограниченных размеров являлась стабилизация качественных характеристик рудопотока поступающего не обогатительную фабрику. На рис. 2 показано изменение дисперсии усредняемого показателя качества при традиционном методе планирования, при планировании с периодически изменяемой величиной усредняемого показателя и при предлагаемой организации.

качества при различных методах планирования

—■ ■■ ■ при планировании показателя на постоянном уровне • при периодическом изменении планового уровня усредняемого показателя - при планоровании показателя в случае зонной отработки

Сравнительная эффективность указанных подходов к стабилизации качественных характеристик рудопотока приведена в табл. 3.

Таблица 3. Сравнительная эффективность предлагаемых организационных решений

Наименование показателя Един, изм. Варианты

1 2 3

Отклонение от среднего а Гс % + (4.0-5.6) + (1.7-2.4) + (0.8-1.1)

Коэффициент извлечения Ре % 66-68 69-71 72-75

Коэф. использования вшемочно- погрузочного оборудования % 65-72 65-72 75-80 без перегружя

Затраты на усреднение % 100 90 -85 90-70

Анализ данных показывает, что переход на организационно-технологические решения, полученные в данной работе, позволяют за счет уменьшения амплитуды колебаний качества в 3-4 раза повысить извлечение металла из руды, увеличить коэффициент использования оборудования и снизить общие затраты на усреднение руд.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате выполненных в работе исследований дано новое решение актуальной научной и практической задачи разработки организационно-технологических решений при зонной добыче железных руд открытым способом , позволяющих стабилизировать показатели рудопотока , имеющие существенное значение для экономичности горных работ при эксплуатации рудных карьеров.

Основные научные результаты, выводы и рекомендации заключаются в следующем.

I. Предложенная организация ведения добычных работ зонами ограниченных размеров позволяет стабилизировать качественно-количественные характеристики рудопотока и гибко изменять их в зависимости от конъюнктуры рынка.

2. Применительно к условиям Стойло-Лебединского месторождения среднестатистические размеры рудных зон составляют 45-90 м, что определяет размеры выемочных зон.

3. Предложена универсальная модель, обеспечивающая адаптивность планирования благодаря возможности выбора критериев в соответствии с интервалами планирования и изменением требований к выпускаемой продукции горно-обогатительного комбината.

4. Предложен метод выбора технологических комплексов для конкретных горно-геологических условий, заключающийся ^ :еге влияния размеров добычных зон на производительность горнотранспортного оборудования и эксплуатационных затрат и базирующийся на решении линейной целочисленной задачи с булевыми переменными.'

5. На первом этапе планирования следует выбирать добычные зоны ограниченных размеров на основании геологической модели всего месторождения. На втором этапе производится детализация геологической модели за счет включения в нее блоков меньшего размера в пределах зон, выбранных на первом этапе, и задача планирования решается на меньшем интервале времени.

о. Предложенная модель реализована для условий Стойло-Лебединского месторождения и дала технологически возможные и организационно допустимые варианты решения, состоящие в обосновании количества добычных зон и расстановки соответствующих комплексов горног о оборудования в этих зонах.

7. Разработанные организационно-технологические решения, основанные на зонной добыче железных руд, позволяют за счет уменьшения в 3-4 раза колебания качественных показателей рудопотока увеличить извлечение металла из руды, увеличить коэффициент использования оборудования и снизить общие затраты на усреднение руд на 10-20% в сравнении с традиционной технологией.

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

1. Резниченко С.С., Сенаторова О.Н. Обоснование целесообразности горных работ в рудных карьерах при стабилизации характеристик рудопотока. Тез. докл. конф. "Экологические проблемы горного производства, переработка и размещение отходов". - М.: МГГУ, 1995

2. Сенаторова О.Н. Планирование выемки зонами ограниченных размеров в рудных карьерах при стабилизации характеристик рудопотока. Деп. в Горном инф.-аналит. бюл. № 4. - М.: Ml ГУ, 1995.

Подписано в печать 19.02.96. Формат 60x90 1/16. Объем I п.л. Тираж 100 экз. Заказ 1522

Типография Московского государственного горного университета. *bc.-:ja, Ленински»; пр-т, 6