04 марта 2016г.
С настоящее время перед горнодобывающими предприятиями остро стоит вопрос стабилизации качества добываемых полезных ископаемых, особенно руд черных и цветных металлов. Основной причиной сложившейся ситуации является специфика отработки запасов в период плановой экономики и особенно в переходный к рыночным отношениям период, которая заключается в том, что большая часть месторождений с богатым содержанием полезных компонентов. Несмотря на то, что периодически происходит открытие новых месторождений с высоким содержанием полезных компонентов, среднее содержание в разрабатываемых запасах неуклонно снижается. В период с 1925 по 1971 гг. среднее содержание металла в рудах снизилось: меди — с 2,1 до 0,6%; свинца — с 2,7 до 0,6%; цинка — с 4,6 до 4%; олова — с 1,2 до 0,4%. Среднее содержание золота в месторождениях Якутии снизилось в период 1970-1990 гг. в 2-2,5 раза. Если в 1940 г. в Кривбассе добывали руды, содержащие 62-67% железа, то в 60-е годы все ГОКи этого бассейна проектировали на руды, содержащие 32-37% железа. Содержание меди в последние 100 лет среднее в разрабатываемых медно-порфировых месторождениях США снизилось с 2 до 0,5% [1]. Следует отметить, что на сегодняшний день содержание металла в руде имеет четко выраженную тенденцию к снижению, а глубина, на которой ведутся горные работы к увеличению.
Применение и дальнейшее совершенствование применяемых технологий по обеспечению заданного качества руды со стороны обогатительных фабрик, неизбежно требуют использование дополнительных площадей для эксплуатации усреднительных складов. Кроме того, работа на глубоких горизонтах и последующим понижением отметок ведения горных работ требует привлечение дополнительных автосамосвалов, осуществляющих транспортирование горной массы из забоев до породных отвалов и рудных складов. Следует отметить, что изменение среднего содержания металла в руде на 1-2 % при обогащении руд цветных металлов приводит к увеличению затрат на производство концентрата на 10-20 %. Поэтому поиск решений, направленных на стабилизацию качества руды является несомненно актуальной научно-практической задачей.
Одним из приоритетных направлений стабилизации качества руды является не использование усреднительных складов, а разработка и внедрения решений, направленных обеспечение заданных показателей качества руды непосредственно в процессе ее добычи и транспортирования [3]. Таким образом, с целью повышения эффективности функционирования горно-обогатительного комплекса необходимо реализовать на практике поточную стабилизацию руды, перемещаемую в пространстве от забоя по конечного потребителя, которым, в большинстве случаем является обогатительная фабрика.
Следует отметить, что принципиальная возможность реализовать поточную стабилизацию качества рудной массы на большинстве горнодобывающих предприятиях имеется, поскольку ключевым звеном здесь выступает автоматизированная система управления горнотранспортным комплексом, которая должна быть внедрена на объектах открытых горных работ в соответствии с п. 777 Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности "Правила безопасности при ведении горных работ и переработке твердых полезных ископаемых" с целью учета транспорта и контроля работы самосвалов с возможностью автоматического и дистанционного управления, мониторинга и учета фронта работ карьерных экскаваторов, управления буровыми станками с использованием высокоточной спутниковой навигации), телефонную или радиосвязь [4].
Другим необходимым условием поточной стабилизации качества рудной массы является наличие на горнодобывающем предприятии цифровой геологической модели месторождения. При этом должна быть обеспечена связь данной модели с пространственным положением забоев в карьере. Именно на основе данных геологической модели должны быть определены участки и блоки, с которых необходимо осуществлять отгрузку руды, с учетом фактора времени на транспортировку ее автосамосвалами от каждого забоя до пункта выгрузки.
Наиболее перспективными, на открытых горных работах, системами позиционирования горнотранспортного оборудования являются спутниковые навигационные системы. Современные комплекты аппаратного обеспечения уже устанавливаются на заводах изготовителях карьерных автосамосвалов. Кроме того, успешно применяются аналогичные датчики в совокупности с информационными системами, позволяющие контролировать положение и загрузку ковша экскаватора.
Следует констатировать, что сегодня на большинстве отечественных горнодобывающих предприятиях возможно, без значительных технологических изменений и модернизации горнотранспортного оборудования и информационных систем, организовать поточную стабилизацию качества руды. Для этого необходимо включить в единую информационную систему «поточной стабилизации качества руды», которая получала, обрабатывала данные из геологической модели месторождения, системы диспетчерского управления горнотранспортным оборудованием и выдавала результаты по закреплению экскаваторов за забоями в пределах рассматриваемого периода времени, минимальная величина которого не должно быть меньше периода оперативного планирования горных работ.
Едина система «Поточной стабилизации качества руды» должна быть основана на математической модели распределения автотранспорта за экскаваторами в течение смены, в зависимости от содержания полезного компонента в каждом конкретном забое, требований со стороны обогатительной фабрики и удаленности каждого забоя от пункта выгрузки.
Определение параметров стабилизации качества добываемой руды с учетом времени и значительного количества факторов, влияющих на них, может быть выполнено на основе алгоритма поточной стабилизации качества рудной массы на этапе оперативного планирования (Рисунок 1).
Таким образом,
оперативное управление горнотранспортным оборудованием при поточной стабилизации качества руды основывается на данных
в части содержания металлов в руде не в среднем
по забою, а по содержанию металлов в каждой точке пространства и времени работы оборудования. При этом ведение работ в забое предполагает постоянное
изменение содержания, что требует использование методов динамического программирования при определении параметров
поточной стабилизации качества
руды [2]. Поэтому едина система «Поточной
стабилизации качества руды», должна учитывать изменение содержания полезных компонентов в конкретной точке забоя в каждый момент времени и может быть реализована на основе метода динамического программирования с целью определения оптимальных параметров стабилизации качества рудной массы. При этом основным
условиях эффективной поточной стабилизации является
то, что исходные
данные должны поступать
в условиях реального времени,
что может быть обеспечено
только при использовании современных
систем управления, основанных на применении спутниковых систем навигации.
Кроме того, данные системы
позиционирования позволяют осуществлять сбор и при необходимости корректировку геологической модели месторождения за счет передачи
высокоточного местоположения каждой единицы горнотранспортного
комплекса и полученной информации с их датчиков.
Список литературы
1.
Пешков А.А. Управление развитием горных работ на глубоких карьерах
/ Пешков А.А.; под ред. акад.
К.Н. Трубецкого. – М.: ИПКОН РАН, 1999. -321 с.
2. Рыльников А.Г. Стабилизация качества рудной массы на карьерах с применением метода динамического программирования / Рыльников А.Г. // Маркшейдерский вестник. - 2013. - №6 - С. 15-20.
3. Трубецкой К.Н. Автоматизированные системы управления качеством рудопотоков на карьерах
/ Трубецкой К.Н., Пыталев
И.А, Рыльников А.Г. // Маркшейдерский вестник. - 2013.
- №6 - С. 5-10.
4. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила
безопасности при ведении горных
работ и переработке твердых полезных ископаемых» Зарегистрировано в Минюсте
России 02.07.2014 №32935.
