Программно-технический комплекс «Blast Maker» - современное решение проектирования буровзрывных работ на карьерах.

УДК 622.271
Коваленко В.А. –  директор Института коммуникаций и информационных технологий  Кыргызско Российского Славянского Университета, к.т.н.

Программно-технический комплекс «Blast Maker» - наукоемкий Продукт, сочетающий информационно-аналитический программный пакет и технические средства сбора, обработки и передачи данных о свойствах массива горных пород непосредственно с бурового станка в процессе бурения взрывных скважин. «Blast Maker» позволяет проектировать буровзрывные работы с оптимальными параметрами и достигать высокого качества дробления горных пород.

Основным способом отбойки горных пород при добыче минеральных ресурсов на карьерах являются буровзрывные работы (БВР). Проектирование БВР трудоемкий процесс, требующий высокой точности, оперативности в расчетах и подготовке необходимой документации. Неоднородность прочностных свойств горных пород остается главным фактором, осложняющим проектирование взрывных работ и достижение равномерного дробления горной массы. Геологическая разведка  в общем случае не может дать достаточно полной  информации, так как шаг сетки разведочных скважин слишком велик. Поэтому в отсутствии реальных данных о районировании карьерного поля проектировщики при отбойке сложно структурных массивов завышают расход бурения и взрывчатых веществ (ВВ) в среднем на 20-25%.

 Один из эффективных способов получения необходимых сведений о прочностных свойствах массива – использование информации, полученной  в процессе обуривания взрываемого блока буровыми станками. Данный подход привлекателен прежде всего тем, что  не нарушает существующего на карьере режима работ и не требует затрат на проведение дополнительных геофизических работ по детализации свойств горных пород взрываемого блока.

Программно-технический комплекс (ПТК) «Blast Maker» - практическая реализация данного подхода, выполнена с применением передовых технологий в микропроцессорной технике и программировании. В основу программного модуля заложены сложные физико-математические модели. Вместе с тем, программная оболочка комплекса адаптирована к среде Windows и имеет дружественный, интуитивно понятный, интерфейс.

В системе при автоматизированном проектировании обеспечивается  оптимальная расстановка скважин, учитывающая геометрию блока и свойства горных пород, моделируется конструкция заряда с целью более эффективного распределения энергии взрыва. Автоматизированное рабочее место инженера-проектировщика буровзрывных работ позволяет оперативно учитывать все детали технологического процесса.

Информационную основу всей системы «Blast Maker» составляет цифровая модель месторождения. В отличии от существующих, модель представляет собой динамическую базу данных, например, физико-механических свойств, которая постоянно пополняется данными от бурового станка. При этом программно заложены алгоритмы интер- и экстраполяции, позволяющие автоматически прогнозировать параметры соседних элементов цифровой модели. Непрерывное сопровождение цифровой модели обеспечивает повышение достоверности информации. Кроме данных о содержании полезного ископаемого, цифровая модель аккумулирует основные технологические и физико-механические свойства горного массива пород, что позволяет более качественно проектировать технологические процессы, в том числе и буровзрывные работы.

Цифровая модель месторождения тесно связана с системой геометрической визуализации карьерного поля и горно-геометрического анализа. Эта система позволяет планировать горные работы с учетом расположения рудного тела, проектировать транспортные коммуникации, определять объемы вскрышных работ, наглядно представлять поверхности карьера в различных масштабах и ракурсах, редактировать трехмерные изображения.

В основу системы сбора данных с буровых станков положена методика определения прочностных характеристик массива по данным энергоемкости бурения. Одним из удачных  энергетических показателей является удельная энергия бурения, которая зависит от нагрузки на долото, сечения скважины, скорости вращения долота, вращающего момента долота, скорости проходки, вибрации бурового станка. По этим параметрам можно отслеживать технологические свойства породы, а также идентифицировать породы и крупные трещины. В системе разработана аппаратура регистрации параметров бурения  с последующим определением прочностных характеристик породы. Аппаратура предназначена для работы в широких климатических и эксплуатационных условиях – температурные ограничения от -40 оС до +50 оС, выдерживает высокий уровень вибрации, имеет пыле-  и влагонепроницаемый корпус. Все данные с буровых станков в режиме реального времени поступают по радиоканалам в компьютер, установленный в диспетчерском пункте или административном центре. В центральной станции все параметры рассматриваются в комплексе и фильтруются через соответствующие алгоритмы. Вместе с тем, измеряемые в процессе бурения параметры отражают не только свойства горных пород, но также и состояние бурового инструмента.

В ПТК «Blast Maker» введено множество сервисных функций. Инженер-проектировщик легко и достаточно быстро может спрогнозировать результаты взрыва в соответствии с выбранными параметрами проекта. Прогноз наглядно представляется в виде трехмерного изображения. Можно удалить или добавить любое количество скважин, в том и числе и наклонных. В систему введены экономические расчеты, которые позволяют выбрать взрывчатое вещество и рациональную конструкцию заряда. В течение короткого времени проектировщик может рассмотреть различные варианты проекта на взрыв и выбрать наиболее оптимальный. Модуль выходных документов генерирует все требуемые виды и форматы.

Таким образом, ПТК «Blast Maker» представляет собой наиболее полное решение задачи оптимального проектирования буровзрывных работ на карьерах горнодобывающих предприятий без изменения принятой технологии ведения БВР. Полномасштабное внедрение системы позволит не только значительно уменьшить затраты на БВР, но повысить качество взрывных работ, а также оперативность управления оборудованием и процессами на карьере. Полнота информации обо всех ранее спроектированных и  произведенных взрывах, о параметрах и режимах бурения всех обуренных скважин предоставляют реальную возможность для адаптивного управления БВР.