Можно листать вниз
Нашли ошибку? Выделите ее мышкой
и нажмите
Ctrl + Enter
Поделиться:
Вы уже голосовали
Спонсор статьи

Планирование подземных горных работ

02.09.2020
Цикл подземных горных работ
Цикл подземных горных работ

Взаимные ограничения и обратные связи затрудняют планирование в подземных рудниках, делая многие математические методы оптимизации неэффективными.

В статье обсуждается подход к планированию подземных горных работ, основанный на поддержании буферов незавершенного производства и итерационной корректировке плана с помощью имитационной модели.

Ключевым преимуществом предлагаемого подхода является возможность учитывать вероятностные факторы, присущие реальному миру.

Взаимные ограничения и обратные связи затрудняют планирование в подземных рудниках

В подземных горных выработках одновременно ведутся горно-подготовительные, очистные и закладочные работы. При буровзрывном способе добычи работы ведутся циклами, и проходка выработок выполняется дискретными интервалами. Это создает циклические зависимости: не окончив бурение, нельзя выполнить взрыв и начать вывоз руды из выработки.

Важной также является зависимость между горно-подготовительными (ГПР) и очистными работами: для поддержания достаточно широкого ассортимента выработок необходимо постоянно открывать для работы новые выработки, выполняя ГПР. В свою очередь, недостаточная скорость выполнения закладочных работ может также ограничивать возможность работы в очистных камерах.

Дополнительная сложность привносится тем, что для многих процессов используются одни и те же ресурсы. Так, самоходно-буровые установки (СБУ) могут использоваться как на горно-подготовительных, так и на очистных работах, а также могут привлекаться для укрепления сводов выработок.

Поэтому важной задачей планирования является распределение ресурсов по фронтам работ, каждый из которых может находиться на своем этапе цикла.
При планировании также необходимо учитывать дополнительные факторы, такие как:

  • концентрация техники на отдельных участках рудника,
  • возможность переполнения рудоперепусков и, как следствие, увеличение плеча доставки руды,
  • задержки из-за выполнения вспомогательных операций.

Планирование основано на поддержании буферов между переделами

При выполнении горных работ естественным образом складываются буферы обработанной породы перед каждым переделом. Например, очищенную выработку можно представить как буфер объёма работ для бурения. Аналогично, отбитая руда — буфер для вывоза.

Цикл подземных горных работ
Цикл подземных горных работ

При наличии буфера на некоторое время вперед (например, на несколько смен) планирование работ на соответствующем переделе значительно упрощается за счет гибкости при распределении ресурсов. Гибкость возникает потому, что фронт работ на каждую смену превышает мощность ресурсов данного передела.

Результатом работы каждого передела является наполнение/поддержание буфера работы перед следующим переделом. Таким образом, целесообразно при планировании ориентироваться на поддержание буфера работ между каждой парой переделов. Это соображение положено в основу используемого в инструменте MineTwin алгоритма планирования.

Цель алгоритма планирования — поддерживать буферы на всех переделах

Планирование — составление плана горных работ на заданный горизонт вперед. План горных работ состоит из отдельных заданий, в каждом из которых указана смена, единица оборудования, забой, вид, объём и длительность выполняемых работ.

Таким образом, результатом планирования является составление списка плановых заданий для единиц оборудования на заданный горизонт. План должен обеспечивать выполнение целей работы рудника — добычу заданного объёма руды установленного качества.

План должен быть выполнимым, то есть учитывать время, необходимое на плановые ремонты и обслуживание оборудования, переезды между местами выполнения работ, задержки при выполнении вспомогательных работ и другие ограничения, описанные выше. В инструменте MineTwin реализован алгоритм, схематично показанный на блок-схеме.

Минимальное отклонение плановых объемов от целевых
Минимальное отклонение плановых объемов от целевых

В начале работы алгоритма определяются целевые темпы бурения и вывоза руды и полезного вещества (ПВ) по массе. При планировании обеспечивается минимальное отклонение плановых объемов от целевых.

Планирование выполняется итеративно. Каждая итерация состоит из трех этапов:

  1. генерация альтернатив;
  2. выбор альтернативы;
  3. добавление альтернативы в план.

Альтернатива — это одно или несколько плановых заданий для оборудования рудника, реализация которых возможна на конкретной итерации планирования. При генерации альтернатив учитываются все необходимые ограничения, например, время подъезда к выработке, ограничения по вентиляции, по количеству одновременно работающих шахтных автосамосвалов (ШАС) с погрузочно-доставочными машинами (ПДМ) и т. п.

Таким образом, именно на этапе генерации альтернатив обеспечивается удовлетворение всем необходимым требованиям. Каждой альтернативе сопоставляется числовое значение, соответствующее изменению отклонения планового графика объемов руды по переделу от целевого.

Если альтернатива приводит к сокращению данного отклонения, ей присваивается отрицательная оценка, иначе — положительная. На каждой итерации выбирается альтернатива с наименьшей оценкой.

Выбор альтернативы
Выбор альтернативы

Выбранная альтернатива добавляется к плану и выполняются все необходимые пересчеты.

Алгоритм итерационного планирования является «жадным», использующим локальные критерии на каждой итерации. Это может привести к тому, что на некотором шаге планирования не удастся сформировать ни одной альтернативы, удовлетворяющей ограничениям. Например, это может произойти из-за недостаточного качества руды во всех доступных для вывоза выработках. В таком случае алгоритм выполняет возврат на несколько шагов назад и исключает выбор альтернатив, приведших к тупиковой ветке.

Имитационная модель проверяет выполнимость составленного плана

Не все существенные аспекты работы рудника могут быть учтены на этапе составления плана. Трудно учитывать ограничения, связанные с временной динамикой процесса: образование очередей перед рудоспусками, заполнение и опустошение рудоспусков, синхронизацию работы добычного горизонта и железнодорожного транспорта. Такие динамические ограничения учитываются с помощью имитационного моделирования.

В имитационной модели на детальном уровне воспроизводится работа рудника на протяжении запланированного периода. Имитационная модель, встроенная в инструмент MineTwin, воспроизводит каждый рейс ПДМ и ШАС, разъезды транспорта внутри рудника, каждый цикл работы буровых, закладочных бригад и т. п.

Алгоритм итерационного планирования
Алгоритм итерационного планирования

Для проверки корректности плана запускается имитационный эксперимент, в ходе которого моделируется исполнение составленного планировщиком плана. Результатом имитационного эксперимента является отчет об отставании компьютерной имитации от плана.

Если отставание отсутствует или находится в допустимых пределах, план признается исполнимым, в противном случае — план неисполним и требуется корректировка параметров планирования для обеспечения его исполнимости.

Такая корректировка производится на основании анализа результатов имитационного эксперимента. Например, если модель выявила перегрузку определённого рудоспуска, планировщику может быть задано дополнительное ограничение по количеству рейсов в данный рудоспуск. Итерации расчета плана и его корректировки с использованием результата имитационного эксперимента повторяются до достижения исполнимого плана.

На правах рекламы


ООО «Амальгама» лого

ООО «Амальгама»
www.mine-twin.ru
+7 917 610 32 03
432017, Россия, Ульяновск
ул. Карла Либкнехта, 24/5а, офис 75


Поделиться:
Статья опубликована в журнале Добывающая промышленность №4, 2020

Понравился материал? Подпишитесь
на отраслевой дайджест и получайте подборку статей каждый месяц
.

Нашли ошибку? Выделите ее мышкой
и нажмите
Ctrl + Enter
Поделиться:
Вы уже голосовали
Еще по теме
грохоты Kroosh
Многочастотные грохоты Kroosh в обогащении отходов флотации...
Угольная промышленность
экскаватор
Экскаватор Hyundai R520LC-9S
Горная промышленность
Оптимизированная транспортная система. Возможность повысить эффективность перевозки людей и материалов и снизить эксплуатационные затраты
Как снизить затраты и повысить эффективность работы шахты
Горная промышленность
НПО Аконит
Делай, как предписано в матрице, и получишь отличный барабан
Универсальные решения
промышленное пылеподавление
Не туманный эффект: новое слово в пылеподавлении
Универсальные решения
футеровка Element
Как экономить до $4000 в год на перефутеровке одного...
Универсальные решения
Element
Зачем и кому нужен индивидуальный инжиниринг?
Универсальные решения
крановая техника
Краны TADANO: более 100 лет уверенного подъёма
Универсальные решения
Кадфем си ай эс
На XVII Конференции CADFEM/Ansys обсудили роль численного...
Универсальные решения
Познай разницу с буровым станком Levent 2002 RX-4
Горная промышленность
мобильный сервисный комплекс Stellar
Мобильный сервисный комплекс Stellar: оперативная замена...
Горная промышленность
погрузчик Shantui
SHANTUI: фронтальные погрузчики на любой выбор
Горная промышленность
автогрейдеры Shantui
Автогрейдеры Shantui: «Сделаем строительство проще!»
Горная промышленность
бульдозер Shantui
Гидростатическое движение Shantui в России
Горная промышленность
Горнорудная компания воспользовалась преимуществами...
Горная промышленность
инженерные изыскания
Инженерные изыскания — must have для удачного проекта
Горная промышленность
Сервисная угольная компания
ZITRON и «Сервисная угольная компания» объединяют опыт для...
Горная промышленность
Применение полиуретана в горнодобывающей промышленности
Горная промышленность
экскаватор Hyundai R300LC-9S
Универсальный солдат: экскаватор Hyundai R300LC-9S
Горная промышленность
Возможно всё и даже больше
Черногорский РМЗ. Возможно всё и даже больше
Угольная промышленность
экскаватор Hyundai R260LS-9S
Экскаватор Hyundai R260LC-9S
Горная промышленность
ковш ALLU
Получить фракцию на месте добычи? Элементарно!
Горная промышленность
BALLUFF
Датчики BALLUF BCM – достоверные данные в нужное время
Универсальные решения
бульдозер CAT D11
Главная премьера будущего сезона: первые бульдозеры Cat®...
Горная промышленность
конвейерная лента
Три проблемы, которые решает правильная лента для...
Универсальные решения
Полный цикл управления технологическим процессом на ЗИФ...
Драгметаллы
Schneider Electric
От производителя до потребителя — один шаг
Универсальные решения
спектрометр Гранд СВЧ
Анализ моторных масел. Возможности спектрометра «Гранд-СВЧ»
Универсальные решения
защита Маккаферри
«Маккаферри»: идти в ногу со временем
Универсальные решения
обсерватор для вахтовиков
Обсервация вахтовиков. Опыт «Сава Сервис»
Универсальные решения
футеровка Element
Замена стали на биметалл от Element в 10 раз увеличила срок...
Универсальные решения
Рисунок 1. Инструмент для измерения напряжений Sigra IST
Sigra: Важность измерения напряжений в горных породах
Горная промышленность

Подпишитесь
на ежемесячную рассылку
для специалистов отрасли

Спецпроекты
Уголь России и Майнинг 2021 | Обзор выставки
Спецпроект dprom.online, посвящённый международной выставке «Уголь России и Майнинг 2021» в Новокузнецке. Репортажи со стендов компаний-участников,...
Mining World Russia 2021 | Обзор выставки
Спецпроект MiningWorld Russia 2021: в прямом контакте. Читайте уникальные материалы с крупной отраслевой выставки международного уровня, прошедшей...
День Шахтёра 2020
В последнее воскресенье августа свой праздник отмечают люди, занятые в горной добыче. В День шахтёра 2020 принимают поздравления профессионалы своего...
Уголь России и Майнинг 2019
Спецпроект dprom.online: следите за выставкой в режиме реального времени.

Ежедневно: репортажи, фотоотчеты, обзоры стендов участников и релизы с...

COVID-2019
Спецпроект DPROM-НОНСТОП. Актуальные задачи и современные решения. Достижения и рекорды. Мнения и прогнозы. Работа отрасли в условиях новой...
Mining World Russia 2020 | Репортаж и обзор участников выставки
Международная выставка в Москве Mining World Russia 2020 – теперь в онлайн-режиме. Показываем весь ассортимент машин и оборудования для добычи,...
популярное на сайте
Обзор выставки Уголь России и Майнинг 2021. Читать на портале Свернуть

Подпишитесь
на ежемесячную рассылку
для специалистов отрасли

Спасибо!

Теперь редакторы в курсе.