Новости горной промышленности

Современные системы моделирования предприятий угольного производства

В горной промышленности хорошо зарекомендовало себя пространственное моделирование горных работ. В данной статье проводится анализ существующих систем моделирования предприятий угольного производства.

Анализ систем проектирования угольных прозводств

В наш век информационных технологий, когда дигитализация проникла в все сферы жизни современного общества (экономические, политические, социальные), подменяя их, помогая им развиваться, являясь при этом сопутствующим и одновременно неотъемлемым средством предоставления и анализа данных, необходимо отчетливо понимать, что без применения автоматизированных и цифровых технологий невозможно организовать четкое и слаженное функционирование сложной системы.

Тенденции развития информационного общества заставляют постоянно отслеживать и обрабатывать большие объемы информации. Для оперативного принятия эффективных управленческих решений необходимо применять геоинформационные системы. Программное обеспечение, разработанное специально для горной промышленности, позволяет решать следующие задачи:

  • объединение разрозненных данных, представленных в разных форматах, в единую структуру;
  • наглядное отображение информации для повышения эффективности восприятия данных;
  • повышение достоверности информации при обработке данных из нескольких источников;
  • оперативное отображение информации за счет автоматизации обработки данных;
  • комплексная оценка текущей ситуации, основанная на данных различных систем, размещенных на оцениваемой территории, в сравнении с прилегающими территориями;
  • отображение динамики развития текущей ситуации при сравнении показателей предыдущих периодов;
  • моделирование развития событий и прогнозирование показателей с учетом воздействия внешних факторов;
  • свободное перемещение в трехмерном пространстве;
  • анимация трехмерных моделей (движение по маршруту);
  • просмотр территории, информации об объектах в трехмерном виде, а также датчиков, расположенных на критически важных объектах, и их информации;
  • трехмерное моделирование критически важных объектов, природных и техногенных опасных ситуаций
  • получение и отображение информации о различных объектах, населенных пунктах и окружающей территории, находящихся в 3D-пространстве;
  • моделирование времени суток;
  • создание мультимедиа-презентаций с использованием различных механизмов облета территории;
  • поэтажное моделирование и отображение объектов;
  • снижение управленческих рисков при принятии решений и корректировке текущей ситуации за счет целостного понимания развития процессов;
  • эффективность исполнения и контроль поставленных задач при оперативном обмене данными и автоматизации процессов отображения результатов.

В горной промышленности хорошо зарекомендовало себя пространственное моделирование горных работ. Для принятия решений по оценке запасов, планированию и проектированию горных работ в мировой практике используются интегрированные горные компьютерные системы. Наиболее известными являются продукты Geovia (Gemcom), Micromine, Vulcan, Datamine, K-MINE.

При системном анализе горнодобывающих предприятий выделены три направления исследований:

  • выявление граничных условий долгосрочного развития (обоснование стратегии развития);
  • решение задач поведения сложных систем (диагностика сложных систем);
  • анализ системных параметров.

В этих системах изначально предполагается создание трёхмерных моделей месторождений и решение взаимосвязанного комплекса задач горного производства на основе построенных моделей. Такой подход соответствует природе горнотехнических объектов и характеру решаемых задач.

Анализ включает мониторинг и регистрацию следующих показателей:

  • экономических, которые характеризуют эффективность и коэффициент полезного действия предприятия, занимающегося добычей угля и конкурентные преимущества получаемой продукции;
  • социальных, которые позволяют проанализировать последствия разработки и освоения месторождений на социальную сферу (месторождение рассматривается не отдельно, как изолированная система, а с учетом развития горнопромышленного комплекса области, имеющего свою материальную и ресурсную инфраструктурную базу, технологические и социально-экономические связи между разноотраслевыми предприятиями);
  • экологических – отражающих изменения природной среды в результате освоения месторождения.

Анализ систем моделирования угольных производств

Задачи моделирования развития горных работ, решаемые в интегрированных компьютерных системах, как правило, идентичны по своей функциональности и включают следующие этапы:

  • расчёт объёмов добычных и подготовительных работ по периодам планирования исходя из производительности оборудования;
  • трёхмерная визуализация развития горных работ с выделением цветовой гаммой отработанных участков добычных единиц и проводимых горных выработок в различные периоды планирования;
  • построение диаграмм, отражающих сроки начала и окончания работ в добычных забоях, а также сроки проведения подготовительных выработок;
  • визуализация увязанных с диаграммами табличных данных, отражающих объёмы и тоннаж добытого полезного ископаемого по периодам планирования;
  • отражение на диаграммах движения по забоям добычного и подготовительного оборудования.

При моделировании развития горных работ хорошо зарекомендовала себя система MINE2-4D. Главным достоинством ее является способность интегрировать перспективные и текущие планы. Обычно в процессе планирования создается долгосрочный план на весь срок службы шахты.

Другие достоинства программы:

  • Быстрый переход от проекта к планированию;
  • Представление плана в виде электронных таблиц, анимации или высококачественной графики;
  • Возможность легко импортировать данные из других систем.

MINEMAX и её пакет iGantt – является мощным инструментом для календарного планирования открытых и подземных горных работ, который объединяет возможности диаграмм Gantt, трехмерную визуализацию и электронные таблицы.

Преимущества пакета:
1. Удобный в работе интерактивный интерфейс диаграммы Gantt позволяет новым пользователям создавать графики с первого дня;
2. Производительность увеличивается путем интеграции с другим деловым программным обеспечением и базами данных;
3. Создается набор планов с учетом непредвиденных обстоятельств и возможных экономических/рыночных изменений;
4. Быстрый пересчет планов с использованием iGantt при появлении незапланированных событий;
5. Дополнительный модуль оптимизации NPV с учетом эксплуатационных ограничений;
6. Задаваемые пользователями сообщения системы позволяют следить за ключевыми целями производства в табличной или в графической форме;
7. Трехмерные изображения графиков и презентаций и визуальная проверка практичности плана.

Для ведения горных работ очень важным является финансовый фактор, так как он зачастую выступает ограничивающим. Для проведения моделирования с учётом финансового расчёта широко распространена программа компании Runge, а именно их программное обеспечение XPAC Underground Design, разработаное специально для угольных шахт. Данный пакет способен импортировать геологические модели пластов из всех известных систем такого рода. ПО имеет совместимую с «Автокадом» графику, позволяет спланировать любой сценарий развития горных работ и оценить его экономические показатели. Запасы угля, их качество расситываются автоматически при указании границ развития горных работ.

Перечисленные особенности, по сути, характеризуют современные требования к реализации автоматизированных систем планирования для горнодобывающих предприятий.

Широкое применение получила система K-MINE.

Комплекс позволяет автоматизировать процессы инженерного сопровождения горных работ, ведения и совместного использования горнотехнической документации в электронном виде для горнодобывающих и горно-перерабатывающих предприятий с подземным спосо-бом добычи полезных ископаемых (шахт).

Основные параметры и определяющие факторы (геометрии, количества, качества, динамики) находятся в сложной взаимосвязи и в комплексе составляют для каждого объекта настолько значительный информационный массив данных, что получение достоверных выводов в большинстве задач изучения освоения недр, принятия решений в проектировании и управлении горным предприятием возможно лишь на основе компьютерных информационных систем.
Анализ систем проектирования угольных производств
В обобщенном виде процесс информационного обеспечения в любой области деятельности включает три стадии: измерение и регистрация данных об объекте; обработка, отбор и хранение данных; анализ, обобщение и выработка альтернатив решений. Каждая из перечисленных стадий обеспечивается соответствующей подсистемой: информационно-измерительной, информационной вычислительной, моделирующей и т.д. Системный подход в информационном обеспечении изучения освоения недр, а также работы горных предприятий реализуется с помощью информационных (компьютерных) технологий, представляющих определенную последовательность процедур, характерных для всех трех стадий.

Данное программное обеспечение позволяет реализовывать весь спектр работ, касаемых компьютерного математического моделирования:

1. маркшейдерское обеспечение:

  • обработка данных полевых измерений;
  • позиционные геометрические задачи маркшейдерской службы;
  • расчет объемов и площадей;
  • автоматизация измерений;
  • ведение учетной маркшейдерской документации.

2. геологическое обеспечение:

  • ведение базы данных геологического опробования;
  • обработка данных геологического опробования;
  • расчет количественных и качественных показателей отработки;
  • интерпретация геологических данных и геометрические построения;
  • формирование геологической отчетной документации.

3. проектирование горных и карьерных работ:

  • проектирование БВР при проходке выработок;
  • создание «проволочных» моделей выработок;
  • разделение выработок по назначению (откаточные орты, штреки, квершлаги, восстающие, наклонные выработки);
  • формирование и ведение паспортов размещения шпуров в выработке;
  • разбивка проектируемых выработок по их простиранию, построение профилей поперечного сечения вдоль осей выработок;
  • проектирование схем расстановки шпуров в выработках различного целевого назначения.

4. проектирование буровзрывных работ, если такие требуются согласно плану на проект:

  • обработка данных полевых измерений;
  • подэтажные системы разработки с разбуриванием горного массива веерами скважин;
  • подэтажные системы разработки с разбуриванием горного массива пучками скважин из боковых ниш;
  • системы разработки слоями с разбуриванием массива горизонтальными скважинами.

Современные компьютерные программы для построения модели развития горных работ, на российских угольных предприятиях, пока не получили должного распространения по ряду причин. Внедрение такого про-граммного обеспечения требует большого количества затрат с точки зрения перестройки работы отдельных специалистов и подразделений, обучение специалистов, сложность увязки программ именно с данным горным предприятием. Кроме того, в зарубежных системах иногда невозможно подготовить графическую документацию в формате, принятом на предприятии и требуемом контролирующими органами. Все эти причины сдерживают широкое распространение инновационных технологий обработки информации.

В результате анализа современных методов моделирования угольного предприятия рассмотрены основные программные продукты, имеющиеся сейчас на рынке, это прежде всего ставшие уже классическими программные продукты, зарекомендовавшие себя, а также новые разработки. Хочется отметить, что каждая система моделирования имеет свои плюс и минусы, специфику использования, а также требующие разные уровни подготовки профессионального штата сотрудников.

Список литературы

  1. Солдатов В. К. Моделирование горного производства. Апатиты, 1988, 41 с.
  2. Марков С.П. Системный анализ развития горнодобывающих предприятий. – Л.: Наука, 1991.
  3. Янченко Е.А. Автоматизированная информационная система горно-обогатительного предприятия. Информационные технологии в горном деле. В 2-х кн. Под редакцией А.А.Козырева 1994, 66 с.
  4. Сергеев С.А. Оценка производственных показателей шахты на основе имитационного моделирования с учётом неопределённости экономических и геотехнологических факторов. — Киров: КИР, 2001. — 210 с.
  5. Могильный С.Г., Шоломицкий А.А., Мотылев А.А. Развитие идей цифрового моделирования откры-тых горных разработок — М: 2014. – С. 323.

Материалы по теме:

Материалы по теме:

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *