Система автоматизированного проектирования буровзрывных работ

Модуль проектирования буровзрывных работ K-BVR, входящий в состав геоинформационной системы K-MINE, предназначен для автоматизации процессов проектирования буровзрывных работ для предприятий с открытым и подземным способами добычи полезных ископаемых.

В статье рассмотрены функциональные возможности модуля проектирования буровзрывных работ на предприятиях по добыче полезных ископаемых как открытым, так и подземным способом, которые используют в работе отбойку горной массы с применением энергии взрывов. Модуль проектирования БВР функционально интегрирован с модулем геолого-маркшейдерского обеспечения горных работ и позволяет замкнуть технологический цикл проектирования блоков на бурение и взрыв.

Для предприятий с открытым способом добычи в составе модуля выполняются следующие группы задач:

• проектирование рядов и расстановка скважин (подготовка проекта для бурения);
• проектирование и расчет схем коммутации (подготовка проекта на взрывание);
• расчет зарядов скважин;
• формирование табличной и графической документации при проведении массовых взрывов;
• контроль качества взрывания.

Проектирование БВР начинается с выбора площадки для размещения блока. Далее выполняется проектирование рядом и расстановка буровых скважин. Модуль БВР содержит набор функций, которые автоматизируют этот процесс (рис. 1). При работе в ручном режиме проектирование рядов и расстановка скважин выполняется с накапливающимися погрешностями. При этом, чем больше геометрические параметры блока, тем большая погрешность.

При проектировании рядов в автоматизированном режиме, учитываются отступы от линии наименьшего сопротивления по подошве (ЛСП), верхней бровки уступа, расстояния между рядами скважин, при расстановке скважин учитываются расстояния между ними для равномерной расстановки и выдерживания порядка чередования скважин в соседних рядах для повышения качества взрыва.

Перед началом выполнения проектирования выполняется анализ геологической ситуации, крепость, трещиноватость пород, оценивается категория блока по буримости и взрываемости. В зависимости от этого производится разбивка блока и выбор соответствующего паспорта или группы паспортов.

В состав группы задач по проектированию рядов и скважин входят следующие функции:

• создание и ведение паспортов взрывов;
• построение рядов буровых скважин с учетом вмещающих пород и вида взрывчатых веществ;

Рис. 1 - Проектирование рядов и расстановка скважин

• разбивка рядов с использованием разных сеток (прямоугольные, треугольные, шахматка);
• «интеллектуальная» расстановка скважин (учет завышения ЛСПП, контроль расстояний между рядами, контроль высоты уступа на съездовых частях, заоткоска и пр.).

После завершения проектирования рядов и скважин, формируется отчет на бурение. Маркшейдерской службой выполняются работы по вынесению данных проекта в натуру, а после разбуривания блока съемка скважин. На основании полученных фактических данных о координатах скважин и их глубинах выполняется проектирование схем коммутации и рассчитываются ее параметры.

Для автоматизации задач второго этапа проектирования - расчета схем коммутации предусмотрены следующие функции:

• расчет и проектирование схем коммутации (ДШ, Nonel, комбинированные) (рис. 2);
• расчет замедлений для различных схем взрывания;
• визуализация отбойки пород для различных схем коммутации;
• расчет зарядов буровых скважин;
• экономические расчеты ведения буровзрывных работ (как для отдельного блока, так и для всего взрыва).

Рис. 2 - Проект коммутации блока Nonel

Модуль также содержит средства для формирования проектной документации и выполнения расчета параметров массовых взрывов (рис. 3). Для этих целей предусмотрены следующие функции:

• составление карт массовых взрывов;
• расчет параметров массовых взрывов, составление пакета отчетной документации на массовый взрыв в автоматическом режиме;
• построение зон безопасности для формирования отчетности;
• ведение карты буримости пород;
• корректировка паспортов по результатам предыдущих взрывов.

Рис. 3 - Подготовка документации на массовый взрыв

Модуль проектирования БВР используется также для предприятий с подземным способом добычи полезных ископаемых. В составе модуля БВР для подземного способа наборы функции, позволяющие автоматизировать буровзрывные работы при отработке выемочных блоков подэтажными штреками и ортами, а также горизонтальными слоями с закладкой выработанного пространства твердеющей смесью. Дополнительно в составе модуля содержится блок задач для проектирования буровзрывных работ при проходке ортов и штреков.

Функции, входящие в состав модуля позволяют решать следующие задачи:

- настройка паспортов взрывов и размещение шпуров (рис. 4);

Рис. 4 - Настройка паспорта взрыва при проходке горизонтальной выработки

- проектирование проходки горизонтальных, наклонных и вертикальных выработок (рис.5);

Рис. 5 - Размещение шпуров в разрезе выработки согласно паспорту

- проектные решения по разбуриванию массива при отработке месторождения методом подэтажных штреков и ортов (рис. 6);

Рис. 6 - Проект разбуривания массива поэтажными ортами

- проектные решения по разбуриванию массива при отработке месторождения горизонтальными слоями с закладкой выработанного пространства твердеющей смесью (рис. 7);

Рис. 7 - Проект разбуривания массива горизонтальными слоями

• расчет общей длины бурения;
• расчет общего количества взрывчатых веществ;
• формирование отчетной документации.

Основным показателем, характеризующим качество выполнения буровзрывных работ, является гранулометрический состав взорванной горной массы. При этом важно контролировать крупность измельчения взрывами: повышенное число негабаритов приводит к нарушению технологического процесса экскавации, а также влечет за собой удорожание горных работ, и опять-таки переизмельчение горной массы говорит о неправильном выборе типа взрывчатки или сильно сгущенной сетке, что тоже удорожает продукцию. Поэтому, при выполнении буровзрывных работ необходимо придерживаться определенного оптимума, и постоянно контролировать гранулометрический состав. Задача контроля достаточно трудоемка и может при ручном способе занимать значительное время. С этой целью в составе модуля проектирования БВР используется программа K-Granules. Ее основное назначение - определение размера среднего куска и гранулометрического состава взорванной горной массы по фотоснимку.

Модуль K-Granules позволяет

• осуществлять предварительную обработку изображения, (редактирование яркости и контрастирование);
• определять гранулометрический состав взорванной горной массы на снимке с точностью 5-7%;
• переносить результаты обработки в базу данных в виде графиков и таблиц, распечатывать отчеты (рис. 8);

Рис. 8 - Результат статистического анализа крупности грансостава в блоке

• вычислять среднестатистические показатели гранулометрического состава во взорванном блоке;
• выполнять статистический анализ по нескольким блокам;
• определять грансостав как в забое, так и в кузове автосамосвалов или думпкарах при вывозе пород ж/д транспортом.

Таким образом, модуль проектирования БВР в составе K-MINE предоставляет широкий набор функций для решения задач проектирования буровзрывных работ для предприятий с открытым и подземным способами добычи. При этом весь процесс проектирования и расчетов выполняется в режиме диалога, тем самым позволяя разбить процесс на этапы, повысив его точность и сокращая общее время проектирования. Благодаря использованию в комплексе модулей проектирования БВР и определения гранулометрического состава, возможно более точно оценивать результаты проведенных взрывов и на основании этой информации вносить корректировки в технологию взрывания.

В настоящий время ведутся работы над расширением функциональности модуля БВР, использование новых функций позволит в автоматическом режиме определять паспорт взрывания в зависимости от горнотехнических показателей массива и физико-химических свойств пород.