Предлагается внедрение автоматизированной системы проектирования и ведения буро-взрывных работ на базе геоинформационной системы K-MINE ^®.

Система основывается на цифровой модели месторождения (маркшейдерская и геологическая информация) и предназначена для проектирования и ведения буровых работ на предприятиях с окрытым и подземным способом добычи полезных ископаемых и с отбойкой горных пород с использованием взрыва.

Данная система может строиться на принципе распределенных компьютерных сетей и позволяет вести информационный обмен данными с разными отделами предприятия: маркшейдерский, геологический, технический, производственный и другие.

Список выполняемых задач и функций:

1) работа с данными цифровой модели поверхности и цифровой модели месторождения по формированию проектов на бурение и взрывание;

1.1 Возможность создания выкопировки фрагмента произвольной формы для начала создания проектов на бурение или взрывание;

2) совместная работа с маркшейдерской и геологической службами для формирования исходных данных на выполнение проектов на бурение и взрывание;

2.1 Определение зон и категории по буримости и взрываемости, обводненности для выбора соответствующих паспортов, съемка диспозиции, подсъемка объектов, определение геометрических параметров площадок и т.д.

2.2 Возможность наложения информации о вышележащих блоках для выбора мест размещения скважин, создание линии последнего ряды взорванного по горизонту и др.

3) ведение БД паспортов БВР (типовые паспорта для различных условий и типов ВВ, конструкций зарядов, горно-геологических факторов);

3.1 Создание базы данных по паспортам (типовым и общим). Паспорта содержат геометрические параметры проектирования скважин в зависимости от категории пород по буримости и взрываемости, обводненности; высоты уступа, вида ВВ, конструкции зарядов и др.

3.2 Средства быстрого поиска и выбора требуемого паспорта в зависимости от параметров блока.

4) формирование проектов на бурение в полуавтоматическом режиме с возможностью допроектирования в ручном режиме согласно паспортов;

4.1 Инициализация объектов для определения буровой области;

4.2 Выбор параметров буровой области согласно паспорта;

4.3 Возможность разбиения блока на зоны с разными паспортами;

4.4 Проектирование рядов скважин с учетом величины заложения для определения ЛСПП, наличия на площадке куканов, подуступов и т.д.

4.5 Проектирование скважин в рядах с использованием различных методов (согласно паспорта, по прямоугольной сетке, по нормальной сетке, возможность групповых операций по изменению РМС с рядах, преобразование скважин с парно-связанные и др.)

4.6 Нумерация скважин в автоматическом режиме с возможностью выбора шага выведения номеров;

4.7 Возможность допроектирования или перепроектирования (множественного) одного блока с использованием сквозной нумерации для каждого допроектирования, перепроектирования;

4.8 Расчет проектных глубин скважин для расчета скважинных зарядов из графического файла с пересчетом высоты устья скважин;

4.9 Построение типовых маркшейдерских и геологических разрезов для вынесения их на проект;

4.10 Формирование отчетной графической документации (проекта на бурение) требуемого образца.

5) формирование диспозиции и проектов на взрывание с использованием различных систем инициирования (ДШ, Nonel или комбинированным способом);

5.1 Получение диспозиции о фактически выбуренных скважинам по блоку;

5.2 Анализ проекта и фактической диспозиции;

5.3 Проектирование блока по схеме инициирования с использованием детонирующего шнура (ДШ);

5.4 Проектирование блока по схеме инициирования с независимым замедлителем (Nonel);

5.5 Задание параметров схем инициализации, расчет линий отбойки горной массы в блоке;

5.6 Формирование отчета на взрывание, расчет основных и дополнительных материалов для инициирования и взрывания (количество взрывателей, замедлителей, волноводов, ДШ и др).

5.7 Формирование отчетной графической документации на проектирование текущего бурового блока;

6) расчет скважинных зарядов ВВ;

6.1 Формирование табличной отчетной документации с учетом глубин скважин, конструкций зарядов, обводненности блоков (в том числе и при использовании компонента жидкого уплотняющего – КЖУ);

6.2 Расчет взрывания негабаритов;

7) формирование отчетной документации по массовому взрыву в карьере; ведение дополнительной документации:

7.1 Расчет удельного расхода ВВ по каждому блоку и технологиям за месяц для формирования оплаты по факту выполнения работ;

7.2 Формирование сводных отчетов по объемам использованных ВВ за месяц;

7.3 Формирование сводной документации по расходу ВМ и СВ на массовый взрыв;

7.4 Анализ сейсмической активности и зон для определения количества одновременно взрываемого ВВ в группе.

8) Автоматизировать процесс определения гранулометрического состава взорванной горной массы

8.1. Вести автоматическую обработку фото-видеоизображения взорванного блока;

8.2. Автоматически определять кривую распределения грансостава блока,

8.3. Автоматизировать процесс корректировки паспорта буро-взрывных работ.

9) Графическое ядро геоинформационной системы K-MINE, на которой строиться АСУ БВР, позволят в режиме реального времени получать доступ к информации, полученной с датчиков, а также передавать информацию на исполнительные приборы (например, может быть получена информация о крепости пород с датчиков бурового станка и передана информация в качестве обратной связи на табло машинисту о координатах бурения скважин, глубине бурения и др.)

Внедрения АСУ БВР позволит получить экономический эффект за счет:

1. Снижения себестоимости взорванной горной массы за счет экономии ВВ при проектировании буровзрывных блоков;

2. Корректировки паспортов взрывов по результатам предыдущих взрывов, что позволит улучшить качество взорванной горной массы;

3. Быстрого анализа экономических показателей буровзрывных работ на стадии проектирования,

4. Экономии времени при проектировании БВР.

5. В перспективе – использования оптимизационных алгоритмов подбора оптимальных параметров для конкретных пород ВВ, сетки бурения и т.д.

1. Геоинформационная система K-MINE ^® сертифицирована на соответствие стандартов ISO.

2. K-MINE ^® имеет рекомендации Держпромгірнагляду України.

3. K-MINE ^® имеет наибольшее количество внедрений в Украине

4. K-MINE ^® используется Госкомиссией по запасам для проведения экспертиз.

Внедрения АСУ БВР позволит получить экономический эффект за счет:

1. Снижения себестоимости взорванной горной массы за счет экономии ВВ при проектировании буровзрывных блоков.

2. Корректировки паспортов взрывов по результатам предыдущих взрывов, что позволит улучшить качество взорванной горной массы.

3. Быстрого анализа экономических показателей буровзрывных работ на стадии проектирования.

4. Экономии времени при проектировании БВР.

5. В перспективе – использования оптимизационных алгоритмов подбора оптимальных параметров для конкретных пород ВВ, сетки бурения и т.д.

Расшифровка по пунктам

1. Снижение себестоимости за счет экономии взрывчатых веществ (ВВ) при проектировании буровых блоков.

Существенная экономия взрывчатых веществ (ВВ) может быть достигнута с использованием АСУ БВР при расстановке взрывных скважин. Имеет место трудоемкость процесса расстановки скважин при сложном геометрическом построении рядов.

На карьерах ГОКов проводятся взрывы по 10-20 блокам в месяц. Примерно треть (3-5) из них имеют сложную геометрическую структуру (проектируемые буровые ряды с острыми углами, с большим количеством изгибов и т.д. (рис.1.)). При проектировании блоков вручную накапливается ошибка при определении расстояний между скважинами в рядах. Использование автоматизированной системы позволит избежать накопления статической ошибки при определении расстояний между скважинами в рядах. В итоге, это позволит уменьшить количество скважин на один блок на 3-4 штуки, что в среднем составит 9-20 скважин без ухудшения качества взорванной горной массы при взрыве. При среднем содержании скважины 800 кг ВВ, это позволит сэкономить 8-16 тонн взрывчатки в месяц. Или при средней стоимости скважины 3000 гривен экономический эффект в месяц составит

Э1 = 3000 * 20скважин * 12 месяцев = 720000 гривен.

То есть, годовой экономэффект составит по 1 пункту 720 тысяч гривен.

Рис. 1. Результат корректировки статической ошибки расположения скважин в рядах при автоматизированном способе (а), в отличии от ручного (б).

Другая ситуация – усложнение расстановки скважин на, так называемых, "врезках". Эта ситуация возникает тогда, когда нет возможности следующий ряд буровых скважин разместить параллельно предыдущему. В таких случаях необходимо его сравнять и сделать ‘врезку’ ряда, который будет состоять из нескольких скважин. В ручном режиме достигнуть необходимой точности очень сложно, поэтому в результате смещается сетка. Проектировщик в данной ситуации старается поставить скважины "с запасом". В результате расположение скважин становится более густым. Это также приводит к дополнительному увеличению количества скважин. АСУ БВР позволяет в данном случае обойтись меньшим количеством скважин, что также приводит к их экономии (еще 1-2 скважины на блок). А это еще дополнительная экономия

2. Корректировка паспортов взрывов по результатам статистического анализа предыдущих взрывов (Приложение ТЭО 2, стр 11).

При проведении буровзрывных работ сейчас слабо используется, так называемая, "обратная связь" между результатами взрывов и формированием паспорта последующих взрывов. Поясним принцип ‘обратной связи’. Одним из показателей эффективности проведения буровзрывных работ, есть коэффициент измельчения (дробления) горной массы. Паспорт, согласно которому проводиться проектирование буровых блоков, рассчитан таким образом, чтобы обеспечить эффективное дробление для данной крепости горных пород. Паспорт рассчитывается без учета особенностей каждого отдельно ГОКа, поэтому очень часто возникают ситуации, когда паспорт не эффективен. Это известный факт в повседневной работе буровиков. Поэтому необходимо вести постоянную корректировку паспорта для следующих взрывов с учетом результатов предыдущих. Для этого необходим контроль статистических показателей взрывов. АСУ БВР позволяет анализировать результаты взрывов, распределяя их по групповым характеристикам, и давать рекомендации по изменению паспорта взрыва. Реализация ‘обратной связи’ поможет существенно повысить эффективность проведения БВР в плане экономии ВВ и повышения качества взорванной горной массы.

3. Быстрый анализ экономических показателей буровзрывных работ на стадии проектирования.

В данное время формирование себестоимости выемки горной массы проводиться в планово-экономическом отделе после представления для них информации техническим отделом (то есть после проектирования блока, или блоков). В принципе, операция подсчета себестоимости для квалифицированного плановика занимает 15-20 минут. Однако, чтобы это сделать, информация переносится из технического отдела в плановый, а потом назад. Поэтому реально данная процедура растягивается на несколько часов. То есть, утром передали проект блока, а во второй половине рабочего дня получили показатели себестоимости

Использование же АСУ БВР позволит еще на стадии проектирования автоматически сформировать показатели себестоимости БВР. Это позволит очень быстро анализировать разные варианты БВР.

4. Экономия времени при проведении буровзрывных работ.

Приведем данные по операционного анализа проектирования взрывных блоков в ручном и автоматизированном режимах.

Сделанный анализ показывает, что в среднем при использовании АСУ БВР проектирование блоков ускоряется более чем в 25,5 раза.

В среднем на ГОКах проведением полного цикла буровзрывных работ занимается 10-15 человек. Внедрение АСУ БВР позволит высвободить людей от рутинной работы (выкопировки, перерисовки, перенос документов, разбор чужого почерка и др) и даст возможность специалистам рассматривать и делать быстрый анализ многих вариантов технико-экономической целесообразности тех или иных мероприятия.

5. В состав АСУ БВР входит также Модуль определения гранулометрического состава взорванной горной массы

В наше время гранулометрический состав взорванной горной массы определяется визуально или с применением метода косоугольной планиметрии. Оба метода недостаточно точные. Кроме того, второй метод чрезвычайно трудоемкий.

Модуль K-Granules входит в состав ГІС K-MINE. Основное назначение модуля – определения среднего куска и гранулометрического состава взорванной горной массы.

Комплекс позволяет:

1. Осуществлять предварительную обработку изображения, которое включает разные виды редактирования и контрастирования.

2. Определять гранулометрический состав взорванной горной массы на снимке с точностью 5-7%.

3. Выводить результаты обработки в базу данных в виде графиков и таблиц, распечатывать отчеты.

4. Вычислять среднестатистические показатели гранулометрический состав во взорванном блоке.

5. На основе статистического анализа результатов обработки выдавать рекомендации относительно корректирования параметров бурения блоков для достижения оптимального за величиной куска взорванной горной массы.

Модуль K-Granules позволяет на порядок повысить точность определения гранулометрического состава, сократив при этом трудоемкость и затраты времени к минимуму. Отличительными чертами комплекса есть высокая скорость работы, удобный пользовательский интерфейс, простота и удобство в работе. Встроенная справочная система позволяет ответить на любые вопросы по использованию модуля.

Результат обработки представляется в виде распределения гранулометрического состава пород по произвольному количеству классов: Например, 0-200, 200-400, 400-600, 600-800, 800-1000, 1000-1200 и более 1200 гг.

При фотографировании участков горной массы для учета масштаба изображения и его перспектив, используются две линейки длиной 2-3 м, горизонтально расположенные на расстояния 2-3 м одна от другой.

Наибольшая производительность работы с модулем достигается при использовании цифрового фотоаппарата.

Суммарный экономический эффект от использования АСУ БВР может быть оценен порядка 1,5 миллионов гривен в год.