Применение имитационного моделирования при определении емкости внутрикарьерного перегрузочного склада по условиям транспортирования горной массы

Меню нулевого уровня позволяет выбрать одну из следующих операций:

1. Вывод и редактирование графической информации.

2. Вычислительный эксперимент.

3. Принятие решения и вывод графической информации.

Меню 1 уровня и специальные подменю позволяет рассчитать характеристики того процесса, который необходимо исследовать. Схема управления информационной системы представлена на рис.3.

Результаты расчетов представляются как в табличной, так и в графической форме на экране монитора, что дает проектировщику возможность визуально оценить экологические последствия проектируемого техногенного объекта и, используя свой интеллект и опыт, скорректировать проект.

Система информации о ландшафте горного предприятия апробирована на ряде объектов, п том числе для условий Коркинского угольного разреза с целью оценки экологических последствий воздействия отвалов на природную среду и получения координат зон загрязнения.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Семенова A.C., Печорина МД. Автоматизированная система о ландшафте земельного отвода горного предприятия: Учебное пособие по дипломному проектированию для студентов ггрофилизауий «Открытые горные работы» (ОРМ) и «Автоматизированные системы обработки информации и управления» (АСУ). - Екатеринбург Издание УГГГА. - 1995. - 40 с.

2. Хохряков B.C., Семенова A.C., Печорина МД. Автоматизированная система информации о ландшафте земельного отвода горного предприятия //ДокМеждународной конференции «Экологические проблемы горного производства». - М: РАН, 1995. - С.23-26. •

3. Хохряков B.C., Семенова A.C., Печорина М.Д., Дерябин И.А. Автоматизированная система обработки графической информации о ландшафте горного предприятия //Известия вузов. Горный журнал. Уральское Горное Обозрение. - Вып. 11-12. - 1995.

УДК 622.271.324:625.16.7

А.Г.Моор, А.Д.Стариков

ПРИМЕНЕНИЕ ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРИ ОПРЕДЕЛЕНИИ ЕМКОСТИ ВНУТРИКАРЬЕРНОГО ПЕРЕГРУЗОЧНОГО СКЛАДА ПО УСЛОВИЯМ ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ ГОРНОЙ МАССЫ

Проблемы рационального формирования карьерного пространства определяются в большинстве своем несколькими крупными горно-техническими задачами, а именно: вскрытием карьерного поля и формированием его горнотранспортной системы. Задачи эти тесно взаимоувязаны между собой и носят по сути своей стратегический характер, так как от их правильного решения

во многом зависит успешная деятельность горного предприятия на длительный период времен«. Технически грамотное решение этих задач дает отдачу либо через длительный период (проработка, схем вскрытия на перспективу), либо при значительных разовых инвестициях (ввод дополнитель ного транспортного звена, реконструкция транспортной схемы и др.) и поэтому требует особ» пцательной проработки.

Одним из наиболее эффективных методов решения вышеназванных задач является имитационное моделирование карьерных горнотранспортных систем. Имитационная модель охватывает практически все элементы и звенья, определяющие эффективность работы карьера с железнодорожным транспортом: экскаваторы и забои (рудные и вскрышные), транспортные коммуникации в карьере и на поверхности (забойные тупики, перегоны, станции и посты, отвальные тупики и участки приема руды), технологические транспортные машины (локомот*-восоставы), отвальные экскаваторы и бункера ДОФ.

Достаточно подробное описание принципов создания имитационной модели горнотранспортной системы для конкретного предприятия и проведения на созданной баче вычислительного эксперимента, а также перечень решаемых технологических задач приведено в [1,2].

Кроме типовых задач (определение провозной способности схемы и ее элементов, рационального парка подвижного состава, оценка реконструкции транспортной схемы), имитационная модель позволяет решать и некоторые нестандартные задачи.

В частности, для условий Северного карьера Качканарского ГОКа при увеличении его производственной мощности до 55 млн.т руды в год (Северный карьер при этом увеличивает производительность с 16 до 22 млн.т руды) была поставлена задача реконструкции транспортной " схемы карьера, ввод дополнительного транспортного звена (автотранспорт) и организация рудного перегрузочного склада.

На первом этапе исследований была поставлена задача определения минимальной емкое» рудного склада по транспортным условиям, т.е. в течение какого времени склад может нормально функционировать при непоступлении на него руды.

Транспортная схема Качканарского ГОКа имеет специфические особенности: схема охватывает три карьера (Главный, Западный, Северный), соответствующее отвальное хозяйство и район приема руды (рудовозный крут). Руда транспортируется на ст.Дробильная, на путях которой расположены приемные бункера корпуса крупного дробления ДОФ. Место разгрузки рудных составов (рудовозный круг) представляет собой кольцевой заезд под бункера без перемены направления движения.

Возможные маршруты транспортирования горной массы в схеме по станциям приведены в табл.1.

Таблица 1

Маршруты транспортирования горной массы в транспортной схеме карьеров Качканарского ГОКа

Карьер Рул. Вскрыша

Главный а) Карьерная - Дробильная б) Карьерная-Верхняя -Северная - Южная -Дробильная а) Карьерная - отвал N1 б) Карьерная-Верхняя -Северная - Южная - Породная в) Карьерная-Верхняя -Северная

Западный а) Южная - Дробильная б) Южная - Северная -Верхняя - Карьерная -Дробильная в) Южная - Породная б) Южная - Северная в) Южная - Северная -Верхняя - Карьерная -отвал N1

Северный а) Северная - Южная -Дробильная б) Верхняя - Карьерная -Дробильная а) Северная б) Северная - Южная -Породила в) Верхняя - Карьерная -отвал N1

ег.Лжмая

\-4Г(М)—V

I—гт(/п)—\ ег.лрл

I—мм)—\ /—лгга?;—*

/--\ /—лйсяг/-. х

Для условий Северного карьера разработан вариант перевода верзотх горизонтов на автомобильный транспорт для интенсификации ведения горных работ и обеспечения благоприятных горнотехнических условий разработки, а также для перераспределения подвижного состава между карьерами, ^го решение направлено также на уменьшение нагрузки на ст.Верхняя, с которой обслуживаются почти все забойные тупики Северного карьера. В настоящее время ст.Верхняя имеет низкую пропускную способность (4 станционных пути) и сдерживает нормальное функционирование транспортной системы Северного карьера и КГОКа в целом.

При отработке верхней зоны Северного карьера на автомобильный транспорт (рудные забои) на гор.310м организуется рудный перегрузочный склад. Склад экскаваторный, двухсторонний. Высота 12м, ширина 100м, длина фронта погрузки состава 300 м. Емкость склада при данных параметрах 360 тыс.м5 (12х100хЗ(Ю), или 1080 тыст.

Экскаваторы на перегрузке руды - ЭКГ-8И - с вместимостью ковша 10 м5. Склад обслуживается двумя сквозными заездами ст.Севсрная -ст.Верхняя. Сквозное движение через

склад дает возможность подачи порожних согтаиов с обоих напрапле»»ии (со ст Южная и

Карьерная) и, соответственно, транспортирование руды по двум направлениям до ст. Дробильная, что повышает технологическую «гибкость» транспортной системы ГОКа.

Определена минимальная емкость склада по транспортным условиям с целью выявления соответствия нормальной емкости при нештатных ситуациях и 1»е-поступлении руды, а также для определения возможного резерва емкости склада.

Минимальная емкость определена для следующего состояния:

- полный останов верхней зоны карьера и отсутствие поступления рудной массы на склад в течение 8-9 дней по технологическим причинам (простой или аварийная остановка экскаваторов в забоях с автомобильным транспортом, ведение взрывных работ, ремонты и переустройство автомобильных подъездов к складу и др.);

- нормальное функционирование железнодорожного транспорта по транспортированию руды со склада на ст. Дробильная.

Решение задачи осуществлено методом имитационного моделирования работы железнодорожного транспорта, для чего была создана модель схемы путевого развития Качканарского ГОКа для существующего положения (рис.1). Схема охватывает три карьера, транспортные коммуникации на поверхности, район разгрузки руды и отвальное хозяйство. Д*д оценки емкости склада в схему введены 2 заезда по гор.310м, обслуживающих склад, смоделированные в схеме, как рудные забои.

В процессе моделирования транспортного процесса учитываются его технологические осо6е»жости: организация движения поездов, оптимальный выбор маршрута движения, разделение грузопото-

--—пи? —

-л^/зч;-/ \

V-2^/75/-1 I-,

.2**5) '-*(гЖ) -

егллехнаг

-ОДОА' гт ЗфХМВГ

Рис.1. Схема путевого развития Качканарского ГОКа с обозначением участков: 1 - станционные пути; 2 -перегоны порожнего направления; 3 - перегоны груженого направления; 4 - рудные »бои; 5 - участки рудного 'склада; 6 - вскрышные забои; 7 - отвальные тупики; 8 -участки приема руды ДОФ

ков на рудный и породный, обезличенное движение порожних составов в забои под погрузку Фиксируются объемы по каждому участку схемы:

- забойные тупики - объем погруженной горной массы;

- отвальные тупики - объем разгруженной породы;

- участки приемных бункеров ДОФ - объем разгруженной руды;

- станционные пути и перегоны - перевезенные объемы.

С учетом технологических особенностей транспортного процесса произведена обща* оценка производительности железнодорожного транспорта и, конкретно, объемы руды, вывезенные с участков, обслуживающих перегрузочный склад за различные интервалы времени моделирования (от 1 до9 суток). График исполненного движения составов за 12-часовую смену приведен на рис 2 .

Технологические условия при расчете вариантов изменялись в с\едукш;их пределах: время погрузки состава 50 - 40 мин, скорость движения по забойным участкам 10-15 км/ч, время разгрузки рудных составов 15-10 мин, породных составов 25-15 мин.

При крайних значениях усчовий эксперимента объемы транспортирования руды с участков склада изменялись в пределах от 19.95 до 26.25 тыс.т/сут с одного пути склада.

В интервале времени моделирования 1...9 суток и работе склада без поступления на него руды получены следующие результаты (табл.2).

Как видно из табл. 2, минимальная емкость рудного склада по транспортным условиям при полном останове верхней зоны карьера и непоступлении руды на склад в течение 9 суток 400...4~3 тыст., что составляет 37 ... 44% от его нормальной емкости (1080 тыс. т).

Таким образом, по транспортным условиям ограничения емкости нет, имеется ее резерв б размере 63 ... 56%. Для полной вывозки всех объемов руды со склада нормальной емкости (1080 тыст) при непоступлении объемов и благоприятных условиях транспортирования потребуется около 20 суток. При этом введение склада, как показали расчеты, обеспечивает высвобождение 2-3 локомотивосоставов в сутки за счет сокращения времени погрузки и времени обмена.

Таблица 2

Результаты имитационного моделирования транспортного процесса при вводе в эксплуатацию рудного склада

Интервал Объемы транспортиро в ани я,тыс.т

моделиро-

вания с 1 пути схлада всего со склада

1 сутки 19.95... 26.25 39.9... 52.5

3 суток 59.85... 78.75 119.7 ... 157.5

5 суток 99.75 ... 131.25 199.5 ... 262.5

7 суток 139.65 ... 183.75 279.3 ... 367.5

9 суток 179.55 ... 236.25 359.1 ... 472.5

При проведении вычислительного эксперимента на ЭВМ на базе созданной имитационной модели, наряду с введением рудного склада, исследованы другие варианты реконструкции транспортной системы для повышения производительности Северного карьера.

Увеличение числа забойных тупиков на Северном карьере не дает заметных результатов главным образом из-за недостаточной пропускной способности ст. Верхняя. Северный карьер в этом случае дает такие же объемы, как до введения дополнительных забоев на железнодорожный транспорт (16-17 млн. т руды).

При организации рудного склада на гор.310 м ликвидируются погрузочные тупики верхних горизонтов, забойные тупики гор. 310 м становятся погрузочными путями рудного склада. При демонтаже забойных тупиков на верхних горизонтах отпадает необходимость реконструкции ст. Верхняя в связи с ее частичной разгрузкой.

При увеличения производственной мощности ГОКа до 55 м\н. т руды в год, и в частности по Северному карьеру до 22 млн. т в год по руде и 28...30 млн. т/год по горной массе, через —. Верхняя транспортируется 13-15 млн. т руды, через ст. Северная с рудного склада - 10 млн. т руды и со вскрышных забоев 5 млн. т вскрыши в год. При введении рудного склада число забойных тупиков Северного карьера сокращается на 1-2 (3-4 экскаватора переведены с железнодорожного на автомобильный транспорт, 2 экскаватора введены в действие на рудном складе), и в этом случае парк поездов остается без изменения.

Предварительное исследование пропускной способности транспортных коммуникаций Северного карьера свидетельствует о том, что увеличение его производительности по руде до 22 млн. т при действующей схеме вскрытия и организации грузопотоков из карьера сдерживается пропускной способностью станции Верхняя, в то время как станция Северная недозагружена и •««мест существенный резерв.

06еспочл»{ие увеличения производственной мощности карьера на настоящий момент времени таким образом может быть достигнуто:

- за счет реконструкции ст. Верхняя;

- путем перераспределения грузопотоков между ст. Верхняя и Северная за счет организации на гор. 310 м внутрикарьерного перегрузочного пункта (ПП) с отработкой верхних горизонтов на автотранспорт.

Вариант введения автомобильного транспорта на верхних горизонтах Северного карьера с .перегрузкой руды в железнодорожные составы на гор. 310 м является технологически целесообразным по условиям транспортирования.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Стариков А.Д. Имитационное моделирование карьерных горнотранспсртных систем // Изв.вузов.Горный журнал. - 1995. - N9. - С19-25.

2. Стариков АчД^ Принципы создания автоматизированного банка данных системы железнодорожного транспорта на горном предприятии //Известия Уральского горного института. Сер.: Горное дело. -1993. - Вып.3. С126 129.

УДК 622.271.3

Е.В.Ригин

АРХИТЕКТУРА СИСТЕМ ТРЕХМЕРНОЙ КОМПЬЮТЕРНОЙ ГРАФИКИ ОБЪЕКТОВ КАРЬЕРА

Графические изображения играют важную роль в науке и технике с самых ранних этапов развития. Поэтому неудивительно, что с появлением электронно-вычислительных машин на стыке инженерной графики и информатики возникло новое направление - компьютерная графика. Давно используется плоская дзумерная графика: это построение различных диаграмм и графиков, картография, моделирование, мультипликация, реклама. Построение трехмерных изображений в горном деле применяется редко ввиду больших вычислительных затрат и относительной сложности алгоритмов обработки. Вместе с тем трехмерная графика позволяет более наглядно представить многие объекты, процессы, взаимосвязи и благодаря этому повысить достоверность и оперативность технологических решений.

Наиболее актуальным направлением развития машинной графики является создание так называемой «виртуальной реальности» - своеобразной компьютерной модели реальных