Компьютерная технология расчёта параметров буровзрывных работ на карьерах

Открытая добыча минерального сырья в массивах скальных пород обычно осуществляется с применением буровзрывных работ (БВР). Специалистами ОАО «ВИОГЕМ» разработана компьютерная технология расчёта параметров БВР на карьерах по известным характеристикам (блочности, крепости, плотности) пород эксплуатируемого месторождения и фиксированным параметрам проекта взрыва (высота уступа, величина перебура, диаметр скважин, вместимость взрывчатого вещества). Эта технология базируется на использовании интерактивной карты взрываемости карьерного поля и инновационной методики прогнозирования среднего размера куска во взорванной горной массе (суть этой методики изложена в статье Коновалова А.В. с соавторами, см. материалы данного сборника).

Функциональная модель процесса расчёта параметров БВР с использованием разработанной технологии приведена на рисунке 1 в виде IDEF0-диаграммы.

Для нахождения параметров БВР (удельного расхода ВВ и сетки взрывных скважин) необходимо указать характеристики породного массива на участке проектируемого блока, фиксированные параметры проекта и требуемый средний размер куска в развале, после чего нажать кнопку «Рассчитать расход ВВ». Эти действия соответствуют блоку A3 на функциональной модели процесса. Характеристики пород (плотность, блочность, крепость) можно ввести вручную, либо взять с интерактивной карты взрываемости (блоки А1, А2 см. рис. 1), нажав кнопку «Выбрать из карты…» и выбрав на карте контур, соответствующую месторасположению БВР блока.

При нажатии на кнопку «Рассчитать расход ВВ» программа выполняет расчёт удельного расхода (блок A4), затем расчёт параметров сетки скважин (блок A7) и прогнозирование среднего размера куска (A5).

После отображения рекомендуемого удельного расхода и прогноза распределения кусков пользователь может оценить прогнозируемое качество взрывания (блок А6) и затем изменить некоторые параметры проекта (в том числе вручную скорректировать удельный расход ВВ вместо его расчёта), если какие-то значения его не устраивают (переход к блоку A3).

Модульная схема разработанной системы приведена на рисунке 2. Стрелками указаны направления передачи данных между модулями.

Расчёт сетки взрывных скважин и прогнозирование размера среднего куска во взорванной горной массе можно запустить отдельно, нажав соответствующие кнопки (это имеет смысл при ручном вводе удельного расхода ВВ).

Ряд полей графического интерфейса допускает ввод данных в виде диапазона значений (например, «1.0-1.5»). Если какие-либо величины введены в виде диапазонов, то расчёты по формулам проводятся на множестве значений из этих диапазонов (идёт перебор с шагом в 1/10 от ширины диапазона), таким образом перебирается множество вариантов сочетаний различных значений входных величин. Вследствие этого рассчитанные величины выводятся как среднее значение и диапазон изменения величины: «0.25(0.232-0.269)». Это позволяет оценить изменчивость результатов расчёта при наличии нечётких входных данных, например, параметров пород (рис. 3).

Рис. 1. Функциональная модель процесса поиска оптимальных параметров БВР

Рис. 2. Модульная схема программной системы, реализующей технологию поиска оптимальных параметров БВР

Рис. 3. Снимок экрана с графическим интерфейсом разработанной системы

Компьютерная технология реализована в виде программы на базе ГИС «ГЕОМИКС» и использует картографический редактор MapProj для отображения интерактивной карты взрываемости и СУБД NetBase для её хранения. Графический интерфейс пользователя интегрирован в интерфейс ГИС «ГЕОМИКС».

В настоящий момент разработанная компьютерная технология расчёта параметров БВР проходит верификацию в условиях карьера рудника «Железный» ОАО «Ковдорский ГОК». Сопоставление рассчитанных и фактических параметров взрывания 9 рудных блоков показало высокую сходимость результатов. Максимальное относительное расхождение удельного расхода ВВ не превысило 5,5%, а минимальное составило  0,4%.