Організація роботи гірничо-транспортного комплексу у кар’єрі з використанням сучасних інформаційних технологій.
Основні завдання оперативно-диспетчерського планування й управління.
До основних завдань оптимального планування й оперативно-диспетчерського керування гірничотранспортними роботами на кар'єрах відноситься: планування обсягів сировини, що видобувається в окремих екскаваторних блоках;
планування розподілу транспортних засобів на оперативну зміну;
планування вантажопотоків при комбінованих видах транспорту;
облік і контроль над ходом виконання гірничотранспортних робіт у кар'єрі;
керування перерозподілом транспортних засобів як по окремих вибоях, так і по окремих напрямках вантажопотоків з кар'єру. Як оперативному плануванню, так і управлінню повинен передувати процес ситуаційного аналізу роботи гірничотранспортного комплексу для того, щоб одержувати досить обґрунтовані оптимальні рішення. До основних завдань ситуаційного аналізу роботи кар'єру відносяться: аналіз виконання місячних, квартальних і річних програм кар'єру; аналіз роботи кар'єру по тижнево-добовому графіку; аналіз оперативного керування гірничотранспортним комплексом кар'єру протягом зміни.
Усі завдання ситуаційного аналізу підрозділяються не тільки за тимчасовою ознакою, але й по окремих розділити на ряд завдань, що дозволяють провести аналіз роботи як по окремих ланках (навантажувальне, транспортне, перевантажувальне й ін.), так і по кар'єру в цілому. Алгоритм по всіх завданнях ситуаційного аналізу оперативного керування складається таким чином, щоб завдання вирішувалося комплексно одночасно по всіх ланках.
Метою вирішення завдань ситуаційного аналізу є знаходження вузьких місць у ланцюзі вибій - збагачувальна фабрика, а також області можливих рішень, усередині яких слід шукати оптимальний варіант керуючих впливів. Планування обсягів видобутку корисної копалини як по кар'єру в цілому, так і в окремих екскаваторних блоках, на всіх залізорудних кар'єрах повинне проводитися в режимі усереднення якості корисної копалини як по корисному, так і по шкідливих компонентах. Досвід роботи збагачувальних фабрик гірничозбагачувальних комбінатів Криворізького залізорудного басейну показав, що добір технологічних режимів безпосередньо па збагачувальній фабриці не забезпечує середнього речовинного складу концентрату по всіх компонентах (Feзаг, Feмагн, Si02 і ін.), внаслідок чого значно знижується цінність металургійного концентрату. Проведеними раніше дослідженнями доведено, що усереднення руди як по вмісту корисних компонентів, так і по сортах збагачуваності руд найбільш раціонально робити на потужних залізорудних кар'єрах безпосередньо на видобувних і транспортних роботах. Тому й виникає завдання формування якісного склада руди на початковій стадії виробництва, тобто у вибоях кар'єру. Залежно від організації гірничотранспортних робіт у кар'єрі може бути кілька варіантів завдання планування обсягів видобутку при роботі кар'єру в режимі усереднення якості корисної копалини. Так, при синхронному режимі роботи збагачувальної фабрики й кар'єру, тобто без складування корисної копалини, усереднення по якості необхідно робити безпосередньо в транспортному потоці. Ця вимога передбачає твердий взаємозв'язок навантажувального й транспортного встаткування як у часі, так і в просторі.
При повному усередненні корисної копалини на складах, розташованих у кар'єрі або на його борті в безпосередній близькості від збагачувальної фабрики, додаткові вимоги пред'являються до організації розвантажувальних робіт на складах. При частковому складуванні й усередненні корисної копалини на проміжному усереднювальному складі (на усереднювальний склад надходить лише частина руди — від 10 до 20% загального видобутку) необхідно управляти навантаженим потоком автосамоскидів. Найбільший ефект при вирішенні цих завдань досягається тоді, коли в кар'єрі видобувається корисна копалина, що відрізняється не тільки по вмісту корисного або шкідливого компонента, але й по сортах збагачуваності.
При оперативному плануванні роботи транспортних засобів найбільший ефект досягається при щозмінному розподілі різнотипних по вантажопідйомності автосамоскидів з використанням GPC технологій (відслідковування напрямку руху автосамоскидів в кар’єрі за допомогою супутника). В теперішній час на найбільших кар'єрах працюють білоруські (БеЛАЗ) і іноземні великовантажні автосамоскиди вантажопідйомністю 110; 120 т.
На кар'єрах можливі наступні види організації роботи автотранспорту:
тверде закріплення — за кожним екскаватором на оперативну зміну закріплюється група автосамоскидів; вільний розподіл — автосамоскиди розподіляються протягом зміни по вказівкам диспетчерської служби й системи автоматизованого керування автотранспортом за критерієм досягнення максимуму продуктивності; комбінований спосіб — комбінація двох попередніх. З техніко-економічних міркувань у цей час на більшості найбільших кар'єрів перевага віддається останнім двом видам. Планування вантажопотоків має велике значення при застосуванні комбінованого транспорту на кар'єрах. У цьому випадку на перевантажувальний пункт в одиницю часу повинне надходити корисна копалина певної кількості й стабільна по якості. Багатоваріантність вирішення цього завдання при двох і більш складах або перевантажувальних пунктах і 10-15 екскаваторних вибоях очевидна.
Завдання внутрішньозмінного управління гірничотранспортним комплексом кар'єру умовно підрозділяється на два етапи. На початку й наприкінці зміни (число автосамоскидів становить 50-75% загальної кількості транспортних засобів, виділених у зміну) управління здійснюється перерозподілом порожнього потоку автосамоскидів за критерієм досягнення максимальної продуктивності гірничотранспортного комплексу кар'єру в оперативні відрізки часу з дотриманням обмежень по якості корисної копалини.
У період роботи кар'єру, що встановився (100% транспортних засобів працює в кар'єрі) управління здійснюється за критерієм досягнення мінімального розбалансу по якості корисної копалини при дотриманні планової продуктивності в одиницю часу.
І, нарешті, останнє завдання диспетчерського yпpaвления гірничотранспортним комплексом усередині зміни -це керування навантаженим потоком автотранспорту з використанням спеціалізованого обчислювального пристрою (СВУ) і системи світлофорів. При цьому диспетчерській службі необхідно знати в оперативні відрізки часу адресу навантаження кожного автосамоскида, тобто якість корисної копалини, її вагу, інтенсивність потоку автосамоскидів з окремих вибоїв, приймальну здатність складу й т.п. Вирішення такого завдання можливо лише при застосуванні сучасних технічних засобів контролю. Усі вище перераховані завдання оперативно-диспетчерського управління можна об'єднати в одну підсистему АСУП ГЗКа (рис.2.1). Увесь комплекс завдань підрозділяється на три класи: I клас — тижнево-добове планування роботи кар'єру (складання тижнево-добового графіка); II клас-оперативний облік і аналіз результатів гірничого виробництва: ІІІ клас — регулювання й управління протягом зміни. За допомогою комплексу завдань другого класу диспетчерській службі в оперативні відрізки часу роботи кар'єру (часи, хвилини) вдається здійснити зворотний зв'язок у підсистемі АСУП і компенсувати частину збурювань (зривів планових показників тижнево-добового графіка) за допомогою регулюючих впливів на гірничотранспортний комплекс кар'єру.
Принципи формалізації технологічних завдань гірничого виробництва для вирішення на ЕОМ
Оперативне керування й поточне планування гірничого виробництва на кар'єрах полягає в вирішенні ряду різноманітних завдань і виборі оптимального варіанта. Очевидно, що для досягнення потрібної швидкодії необхідні сучасна обчислювальна техніка й новітні математичні методи, які дозволять у конкретних умовах, навіть при великій кількості взаємозалежних параметрів, встановити кількісне вираження зв'язків і одержати оптимальне рішення того або іншого завдання за порівняно невеликий проміжок часу. При застосуванні обчислювальної техніки для вирішення комплексу завдань планування й керування гірничотранспортними роботами в кар'єрі з'являється необхідність у їх математичній формалізації, що полягає в побудові чіткого формального (математичного) опису того або іншого процесу з необхідним ступенем наближення до дійсності. Результатом математичної формалізації завдання або процесу є математична модель. Математичні моделі, як правило, є деяким наближенням до відображення дійсності. Однак моделі повинні складатися таким чином, щоб відображати сутність процесу управління й за короткий строк давати оптимальне рішення. У загальному випадку процес формалізації того або іншого завдання складається з наступних етапів: вивчення процесу і його якісний аналіз; опис основних управлінських рішень; попереднє рішення про вибір критеріїв оцінки ефективності різних варіантів рішення; формування завдання. При постановці завдання необхідно вказати керовані й некеровані параметри, а також сформулювати всі основні обмеження, яким підкоряються змінні за умовами завдання. На закінчення необхідно сформулювати мету завдання, тобто вибрати один критерій оцінки ефективності різних варіантів рішення. Виявлення окремих технологічних завдань управління гірничим виробництвом, їх змістовний опис і формалізація проводяться в результаті детального вивчення гірничотехнічних умов конкретного кар'єру або родовища, оскільки для різних кар'єрів вони значно відрізняються як по загальному числу зв'язків між технологічними параметрами, що описують те або інше завдання, так і по методах їх вирішення. Математична модель певного процесу або завдання являє собою систему співвідношень (нерівностей, рівнянь, логічних умов і т.д.) вихідних характеристик, що визначають взаємозв'язок того або іншого завдання ( для умов гірничого виробництва на кар'єрі — обсяги видобутку, якість руди, коефіцієнти використання гірничотранспортного устаткування й ін.) з його технологічними параметрами. Тому при складанні моделі в першу чергу вирішується питання про вибір сукупності характеристик процесу й системи обмежуючих параметрів. При побудові математичної моделі необхідно враховувати усі подробиці завдання й обов'язково визначати всі вхідні й вихідні параметри.
Складання математичної моделі по технологічних завданнях гірничого виробництва звичайно проводиться за наступною схемою: 1) визначаються всі параметри (обмеження), які характеризують процес або завдання з кількісної точки зору; 2) встановлюються величини, що визначають якісний стан системи — початкові умови й вихідна інформація із завдання; 3) ухвалюються умовні позначки для всіх параметрів, початкових умов і вихідної інформації, а також для основних характеристик (шукані величини) по розв'язуваному завданню; 4) визначаються залежності характеристик від параметрів і початкових умов завдання й записуються у вигляді системи рівнянь щодо шуканої величини; 5) формулюється цільова функція, що досягається в результаті вирішення завдання. Звичайно при складанні математичної моделі спочатку враховуються всі можливі взаємозв'язки, а потім для спрощення моделі деякі параметри і зв'язки можуть бути виключені.