3. Методи й алгоритми розв'язку завдань оперативного планування

Успіх і вірогідність реалізації математичних моделей визначаються повнотою і якістю вихідної інформації. Тому питання підготовки вихідних даних в автоматизованій підсистемі оперативного планування займає важливе місце.

Вивчення процесу складання оперативного плану гірських робіт на залізорудних кар'єрах дозволило встановити обсяг інформації, необхідної для розв'язку комплексу завдань оперативного планування. Схема потоків інформації представлена на рис. 5.3.

Основною частиною вихідних даних є вихідна інформація розв'язку завдання квартально-місячного планування, яка включає:

номер екскаватора j;

горизонт установки Г;

місячний обсяг видобутку гірничої маси j-му екскаватору V_j;

місячне навантаження на j-й екскаватор по багатій руді Р_j;

середній вміст заліза в місячному обсязі руди для кожного екскаватора α_j;

середній вміст шкідливих домішок у місячному обсязі руди для кожного екскаватора Д_j;

координати точок, що характеризують місячний контур робіт _j-го екскаватора, X_j, Y_j.

У випадку змішаних блоків:

місячне навантаження на кожний екскаватор по неокисненим залізистим кварцитам Р_j';

вихід концентрату з руд місячного обсягу конкретного екскаватора γ_j;

вміст заліза в концентраті, який можна одержати з місячного обсягу руди j-го екскаватора β_j.

Рис. 5.3. Інформаційне забезпечення комплексу завдань оперативного планування видобутку руди в кар'єрі

Дана інформація визначає місце розташування місячних екскаваторних блоків у цілині гірських порід, а також їх об'ємні і якісні характеристики.

При розподілі місячних обсягів по інтервалах планування потрібно враховувати планові перерви в роботі виймально-навантажувального устаткування. Для постійної підтримки екскаваторів у робочому стані й попередження різного роду аварій протягом місяця проводяться планово-запобіжні ремонти. Вони спрямовані на своєчасну заміну окремих деталей, що зносилися, або вузлів машин, проведення технічних оглядів і усунення виявлених дефектів. Із цією метою у відділі головного механіка складають графіки планово-запобіжних ремонтів виймально-навантажувального устаткування. Крім того, для поповнення постійно запасів гірничої маси, що зменщуються в процесі видобутку руди потрібна своєчасна підготовка скельного масиву до вилучення. У теперішній час підготовку скельних порід до екскавації виконують за допомогою проведення масових вибухів. При цьому весь кар'єр або частина його за правилами техніки безпеки припиняє роботу. Простої виймально-навантажувального устаткування залежать від численних факторів, таких як час на провітрювання кар'єру після вибуху, відгін екскаваторів від місця вибуху, переукладання залізничних колій і т.д. Виходячи із цього прогнозується час перерв у роботі, який фіксується в графіку виробництва масових вибухів. У графіку можуть враховуватися й інші планові перерви в роботі, такі як перемикання екскаваторів, господарські роботи, переїзди й ін. На підставі використання даної інформації можна розрахувати число робочих днів у плановому місяці й число робочих днів на кожному з інтервалів планування. Отримані дані використовуються як нормативно-довідкова інформація.

Для визначення площинного розподілу якісних характеристик у місячних контурах використовують картограми вмісту заліза, які являють собою викопіювання бурових блоків з інформацією з підривних свердловин. Результати випробування свердловин на вміст заліза й мінералогічний склад, а також їх просторове розташування можна використовувати як умовно-постійну інформацію при формуванні обсягів видобувних робіт. Основним джерелом вихідних даних при визначенні якісних і об'ємних характеристик корисної копалини в місячних контурах гірничих робіт є підривна свердловина. Схема утворення й руху інформації зі свердловин наведена на рис. 5.4.

(5.17)

Вміст заліза загального в місячному контурі j-го екскаватора для багатих руд а_j°^6щ, заліза магнетитового а_j^,маг, вихід концентрату γ_j і вміст заліза в концентраті β_j, який можна одержати з місячного обсягу неокислених залізистих кварцитів, визначаються як середньозважені величини, відповідно за вираженнями:

(5.16)

(5.18)

(5.19)

де α_k — вміст заліза по k-й , встановлене на підставі хімічного аналізу бурового шламу а_k°^бщ і магнітного каротажу а_k^маг; Р_k — обсяг, віднесений до k-ї свердловини згідно з буровою сіткою; γ_kβ_k — відповідно вихід концентрату й вміст заліза в концентраті, що характеризують обсяг k-й свердловини. Проведення хімічного аналізу й магнітного каротажу з метою одержання інформації із усіх свердловин, що потрапили в місячний контур гірничих робіт досить складне завдання. Крім того, на момент оперативного планування запаси підірваної й обуреної гірничої маси, як правило, не перевищують 2-3 тижневих обсягів видобутку кожного екскаватора.

Рис. 5.4. Схема утворення й руху інформації зі свердловин

Тому виникають ситуації невизначеності, що характеризуються відсутністю якісних характеристик по свердловинах у місячних виймальних блоках.

З метою забезпечення вихідної інформації внутрішньомісячного планування видобутку руд у кар'єрі був проведений статистичний аналіз картограм вмісту заліза загального (для багатих залізних руд) і магнетитового (для неокислених залізистих кварцитів). Була перевірена гіпотеза про те, що точечна зміна значень вмісту заліза загального й магнетитового по свердловинах у місячних екскаваторних блоках підкоряється одному із законів розподілу F(α_i): нормальному, логнормальному, експонентному, Релея, Максвелла. Для встановлення закону розподілу з генеральної сукупності картограм по відпрацьованих блоках за 2 роки, попередньо розбитої на непересічні групи — північ, південь, схід, захід, був відпрацьований типовий випадковий виробіток. Поділ на групи проведений згідно з геологічною будовою родовища. При ступені точності оцінки Δ=1 % і довірчої ймовірності ρ = 0,95 розрахований необхідний обсяг виробітку в кожній групі по вираженню

Оскільки дисперсія G² генеральної сукупності невідома, використовувалася стійка й незміщена оцінка S², яка була знайдена в невеликій вибірці за формулою

У якості критерію для перевірки гіпотези був використаний критерій узгодження Пирсона. При рівні значимості β = 0,05 і числі ступенів волі k = e — 2—1 було встановлено, що генеральна сукупність підкоряється нормальному закону розподілу.

Припускаючи, що точечний розподіл вмісту заліза по свердловинах у групах і по групах на горизонтах також підкоряється нормальному закону, були відібрані серійні випадкові вибірки. Обсяги вибірок розраховувалися так само, як і в першому випадку.

Перевірка гіпотези про приналежність вибірок однієї й тієї ж сукупності проводилася за критерієм А.І. Колмогорова

При рівні значимості 5 % встановлено, що гіпотеза про приналежність розподілу вмісту заліза в різних групах і на різних горизонтах однієї статистичної сукупності не відкидається.

При вивченні картограм було встановлено, що при різних середніх значеннях якості в екскаваторних блоках область зміни точечних значень неоднакова. У зв'язку із цим була висунута гіпотеза про рівність дисперсії σ² у блоках з рівними математичними очікуваннями вмісту заліза α.

При перевірці цієї гіпотези використовувався F-розподіл, дослідне значення якого

(5.23)

При k₁ = П₁ — I і k₂ = П₂ — I ступенях свободи й рівні значимості β = 0,05 отримані дослідні значення потрапили в область припустимих значень критерію F (Фішера). Гіпотеза про рівність дисперсій G² у блоках з однаковими α підтвердилася.

Для визначення параметрів нормального закону розподілу точечних значень вмісту заліза в екскаваторних блоках були зроблені вибірки картограм із однаковими α із усіх груп і горизонтів. Криві розподілу показані на рис. 5.5, а й б. Вірогідність обчислених параметрів G² і α підтверджується критерієм узгодження Пірсона. Встановлений закон і його параметри для конкретного блоку дозволяють моделювати точечні значення нематеріальних проб вмісту заліза в заздалегідь заданій кількості невипробуваних пробурених або штучно розставлених свердловин на площині гірського масиву. Моделювання проводиться шляхом передбачення ймовірності в інтервалі 0-1 і визначення значення вмісту заліза, відповідного до даної ймовірності.

Моделювання здійснюється в такий спосіб. Знаходяться точки перетинання прямої Х = α із кривими розподілу. Отримані ймовірності, відповідні до появи того або іншого значення якості, у наростаючому підсумку наносяться на числову вісь. За допомогою генератора випадкових чисел розігрується ймовірність Р(α_і) і визначається відповідна їй нематеріальна проба змісту заліза по свердловині α_і. Число свердловин, що штучно розставляються, на площині гірського масиву повинно бути не менше числа реалізацій, необхідних для одержання α із заданим ступенем точності. Число реалізацій у цьому випадку можна визначати по вираженню (5.24)

У результаті моделювання задається сукупність точечних значень вмісту заліза, які потім необхідно присвоїти невипробуваним пробуреним або штучно розставленим уявним свердловинам.

Р ис. 5.5. Криві розподілу вмісту заліза в екскаваторних блоках з різними значеннями математичного очікування:

а — загального по свердловинах; б — магнітного.

При дослідженні картограм установлено, що якість по одиничній свердловині детальної й експлуатаційної розвідки, а також по підривній свердловині в більшості випадків не виявляє впливу на вміст заліза в поруч розташовній свердловині, однак впливає на обсяг, який розташований поблизу її. Тому при вказівці місця розташування набору точечних значень вмісту заліза по свердловинах потрібно прагнути не до вказівки точного значення в крапці, а до визначення значення математичного очікування в заданому обсязі. У цьому зв'язку підривні свердловини й свердловини детальної й експлуатаційної розвідки можна використовувати як допоміжну інформацію при присвоєнні змодельованих значень вмісту заліза штучно розставленим свердловин. Так, за допомогою генератора випадкових чисел вибирається свердловина без інформації про якість. Потім по підривних свердловинах або по свердловинах детальної й експлуатаційної розвідки з урахуванням їх коефіцієнтів впливу визначення вмісту заліза в шпарі, що моделюється, перевіряється наявність отриманого точечного значення в наборі. Якщо це значення є, то воно викреслюється з набору й привласнюється свердловині. У випадках, коли розрахункового значення немає в наборі або воно вже викреслене з масиву точечних значень, вибирається те, яке ближче до нього з боку реальної свердловини з максимальним коефіцієнтом впливу. Таким чином, пропонований підхід ураховує як вплив інформації зі свердловин, так і випадковий характер розподілу якості корисної копалини усередині блоку. Для реалізації пропонованої методики на ЕОМ розроблений моделюючий алгоритм одержання розподілу місту по площині гірського масиву в умовах невизначеності якісних характеристик руд. У результаті розрахунків по алгоритму на блоці створюється штучна сітка свердловин, визначається місце розташування кожної з них і привласнюється нематеріальна проба вмісту заліза загального для багатих руд і магнетитового для неокиснених залізистих кварцитів.

Аналіз показав, що набір необхідних обсягів здійснюють зміною площі в заданому контурі, помноженої на висоту уступу, або підсумовуванням обсягів, віднесених до підривних свердловин згідно з буровою сіткою. При цьому допускається, що висота уступу й потужність руди по свердловинах дорівнює різниці верхньої й нижньої проектних відміток горизонту, а фактична сітка свердловин збігається із проектом на обурювання.

Подібний підхід неприйнятний при формуванні обсягів по розвалу гірської маси, оскільки при вибуху відбуваються підйом і зсув гірського масиву убік виробленого простору, зміна лінійних параметрів екскаваторних блоків, поділ і перемішування корисної копалини й порід, а також зміна їх потужності по висоті уступу.

При підготовці складних вибоїв, коли необхідно створити не тільки певну форму розвалу, але й чітко розділити корисну копалину й породи, форма й розміри розвалу можуть бути визначені за допомогою вивчення динаміки руйнування уступу. На підставі вивчення кінограмм вибухів визначають величини початкових швидкостей руху породи в різних частинах укосу уступу, напрямку векторів яких нормальні до поверхні заряду. Потім з використанням відомих законів зовнішньої балістики розраховують траєкторії руху крапок, розташованих на зовнішньому контурі уступу, що руйнується. Це дозволяє визначити характер розподілу порід з масиву в розвалі гірничої маси.

Таким чином, якщо розділити блок паралельно напрямку відбійки порід характерними розрізами й побудувати траєкторії польоту для ряду точок, можна встановити ширину розвалу, зміну висоти по всій його поверхні й характер розподілу порід у розвалі (рис. 5.6). Як видно з рис. 5.6, спосіб представлення даної інформації не дозволяє набирати необхідні обсяги безпосередньо по розвалу гірничої маси. Однак вона може бути використана для представлення розвалу безліччю чотирикутних призм, одержуваних на підставі кусочно-площинної апроксимації.

Суть кусочно-площинної апроксимації полягає в наступному. Місце розташування нижньої частини основи чотирикутних призм визначає горизонтальна площина із проектною відміткою горизонта, на якому розташований екскаваторний блок (рис. 5.7, а). Бічні грані призм виходять внаслідок

Рис. 5.7. Спосіб вистави розвалу гірничої маси за допомогою кусочно- площинної апроксимації

розсічення розвалу взаємно перпендикулярними площинами (рис. 5.7, б).

На підставі методики Ломоносова Г.Г. (1975 р), по розвалу, проведеному через центри ваги основ призм, визначаються форма й розміри розвалу (рис. 5.7, в). Далі, через крапки, отримані перетинанням лінії, що характеризує форму розвалу, з перпендикулярами, проведеними із центрів ваги основи призм, проводяться січні площини паралельно горизонту. У результаті визначається положення верхніх основ призм (рис. 5.7, г). При наявності площинного стикання руди й породи визначається проміжне положення основ, що розділяють корисну копалину й попутний розкрив. Лінійне стикання руди й породи апроксимується бічними гранями призм.

Таким чином, розвал гірничої маси представляється безліччю чотирикутних призм (рис. 5.7, г), підсумовуючи обсяги яких з урахуванням технологічного порядку відпрацьовування блоку можна формувати обсяги видобутку на внутрішньомісячних інтервалах. Однак у результаті вибуху відбувається не тільки зміна лінійних параметрів екскаваторних блоків, але й зміна якості корисної копалини в різних точках розвалу. Тому була перевірена гіпотеза про те, що розподіл крапкових значень якісних характеристик у розвалі порід підкоряється одному зі статистичних законів розподілу.

З метою встановлення закону розподілу були досліджений тижнево-змінні графіки роботи видобувного устаткування. Вміст заліза в змінних обсягах видобутку на екскаваторних блоках розглядали як статистичну сукупність точечниих значень. Первісні вивчення показали, що розподіл точечних значень вмісту заліза в змінних обсягах на місячному блоці підкоряється нормальному закону (рис. 5.8, а й рис. 5.8, б). Причому порівняння рис. 5.8, а, 5.8, б і рис. 5.5, а, 5.5, б дозволяє стверджувати, що математичне очікування вмісту заліза в цілині й розвалі однакове, а дисперсія точечних значень після вибуху зменшується. Тому була висунута гіпотеза про те, що при вибуху порід перемішуються обсяги, віднесені до чотирьох прилеглих свердловин. Для перевірки гіпотези задавалися сукупності крапкових значень, представлених змінними обсягами, і сукупності, отримані в результаті зважування по чотирьом свердловинам. Критерій А. І. Колмогорова підтвердив висунуту гіпотезу.

Установлений закон і його параметри дозволяють моделювати штучну сукупність точечних значень нематеріальних проб вмісту заліза в розвалі. Кількість значень у штучно створюваній сукупності визначається ступенем точності результатів моделювання.

147

У зв'язку з тим, що розвал представлений безліччю призм, їх обсягам необхідно привласнити отримані значення вмісту заліза в крапках. Для цього за допомогою вищевикладеної методики, , встановлений вплив свердловин з реальною інформацією в цілині на різні крапки поверхні розвалу. З рис. 5.9 видно, що вплив якісних характеристик по рядах свердловин у цілині паралельно переміщається уздовж фронту вибуху. Тому шляхом зіставлення значень вмісту заліза, отриманих на підставі використання информації

Рис. 5.8. Криві розподілу вмісту заліза загального в змінних обсягах при відпрацьовуванні розвалу багатих залізних руд (а) і (б) при відпрацьовуванні розвалу неокислених залізистих кварцитів з різними значеннями математичного очікування.

Вихідні дані включають безліч обсягів чотирикутних призм, що представляють розвал, їх місце розташування — координати центрів ваги і якісні показники, що характеризують обсяг кожної призми. Ця інформація є вкрай необхідною для формування обсягів видобутку руди на внутрішньомісячних інтервалах планування.

Як показав досвід, основна трудомісткість при підготовці вихідних даних для розв'язку завдань оперативного планування гірничих робіт на видобувних уступах полягає в заповненні й перфорації вихідної інформації з підривних свердловин. Для більшого скорочення витрат праці на введення інформації в ЕОМ було проведене вивчення площинної мінливості якісної характеристики руд. У результаті вивчення було встановлено, що для одержання якісної й об'ємної характеристики екскаваторних блоків необхідно й досить використовувати результати випробування й маркшейдерської зйомки по 9-11 свердловинам, рівномірно розташованим по площі блоку. Розроблені методи дозволяють на базі даних по 9- 11 свердловинам в оперативній пам'яті ЕОМ змоделювати просторове положення екскаваторного блоку, представленого призмами певної висоти, побудованими з уявними свердловинами в центрі ваги.

По своєму класу завдання оперативного планування відносяться до завдань розподілу ресурсів. Разом з тим, відпрацьовування місячних блоків має ряд специфічних особливостей, які не дозволяють застосовувати стандартний підхід відомих класичних методів оптимізації. Це пов'язане насамперед з тим, що метою оперативного планування є не тільки оптимальний розподіл місячних обсягів по інтервалах планування й між екскаваторами з урахуванням якості корисної копалини, але й визначення найбільш ефективних технологічних умов відпрацьовування екскаваторних блоків. Тому формування обсягів видобутку при оперативному плануванні необхідно здійснювати в безпосередньому зв'язку з гірським масивом по розвалу гірничої маси після вибуху, визначаючи при цьому фактичні значення якісних характеристик у планових обсягах.

Аналіз показав, що при роботі виймально-навантажувального устаткування із залізничним транспортом екскаваторні блоки мають форму більш-менш правильних прямокутників, витягнутих по фронту. Спрацьовуються вони поздовжніми заходками. Ширина заходки залежить від численних факторів і вибирається з урахуванням об'єктивної оцінки можливостей конкретного екскаватора, кваліфікації машиніста, ширини блоку, типу розроблювальних порід і т.д.

При роботі екскаватора з автомобільним транспортом місячні виймальні блоки мають форму неправильних опуклих або ввігнутих багатокутників. Відпрацьовування блоків виконують в основному тупиковими широкими заходками. У деяких випадках блоки відпрацьовують поздовжніми або поперечними заходками.

Всебічне вивчення методів оперативного планування показало, що алгоритмізація процесу формування обсягів гірничих робіт на внутрішньомісячних інтервалах не дозволяє врахувати всі ситуації, що виникають у кар'єрі на момент планування, через складність і великої їх кількості. Застосування ж евристичних прийомів скорочує розміри алгоритмів, але негативно позначається на вірогідності результатів розв'язку завдань. Тому основні технологічні особливості відпрацьовування місячних контурів необхідно задавати при заповненні форм вихідної інформації. Наприклад, у випадку представлення місячного навантаження на екскаватор декількома блоками, розташованими на різних уступах, технолог у вихідній інформації вказує послідовність відпрацьовування блоків.

Для вказівки конкретного місця розташування обсягів і визначення місця встановлення екскаватора на момент планування необхідно у формах вихідної інформації вказати початкову точку відпрацьовування місячного контуру. Початкова точка відпрацьовування вибирається технологом з урахуванням сукупного впливу просторової зміни якісних показників в екскаваторних блоках, технології відпрацьовування кожного блоку й можливості переїздів виймально-навантажувального устаткування.

Розрахунки по алгоритму проводяться в такий спосіб.

Спосіб завдання технології відпрацьовування блоку визначає вид транспорту, з яким працює екскаватор. При роботі екскаватора із залізничним транспортом окремий оператор формує заходки. Алгоритмізація процесу формування ширини заходок має значну кількість евристичних прийомів. Тому у формі вихідної інформації передбачена графа, у якій проставляється кількість заходок, за яку буде відпрацьований блок. Кількість заходок визначає технолог з урахуванням реально існуючої ситуації. Заходки можуть бути рівні по ширині, тоді їх задають числом 1, 2, 3 і т.д. Розміри нерівних по ширині заходок можуть бути задані співвідношеннями — 1:2, 1,5:2 і т.д.

При формуванні заходок розставляються додаткові крапки через 25 м на прямих, що обмежують контур гірничих робіт. Потім протилежні крапки по фронту з'єднуються між собою й отримані прямі діляться в заданому співвідношенні. По отриманих крапках формуються контури екскаваторних заходок. Потім спеціальний оператор алгоритму формує обсяги, які необхідно набрати на заданому рівні або інтервалі планування. При розрахунках використовується інформація про кількість робочих змін для конкретного екскаватора.

Для розв'язку комплексу завдань оперативного планування застосовується метод максимального використання ЕОМ у режимі діалогу з людиною з використанням евристичних прийомів алгоритмізації. Це дозволило найбільше вірогідно врахувати реальні ситуації, що виникають у кар'єрі на момент складання плану й на весь період внутрішньомісячного планування.

Керованої змінної в математичних моделях завдань оперативного планування є навантаження на екскаватор. Варіант плану являє собою сукупність фіксованих обсягів видобутку для кожного екскаватора. Обсяги повинні бути задані в певному співвідношенні з метою задоволення вимог стабілізації якості в рудному потоці. Це можливо в тому випадку, коли відомі якісні характеристики корисної копалини в заданих обсягах видобутку, тобто обсяги формуються безпосередньо в контурах гірничих робіт конкретного екскаватора. Тому виникає необхідність розв'язку завдань оперативного планування в кілька етапів, які повинні включати: підготовчі розрахунки; ухвалення управлінського рішення технологом; оптимізацію навантажень на екскаватори при заданих умовах.

З обліком цього й розроблений загальний алгоритм розв'язку завдань оперативного планування видобутку багатих руд і неокиснених залізистих кварцитів, блок-схема якого наведена на рис. 5.10. Готовність машинних програм до експлуатації визначається наявністю в пам'яті ЕОМ робочого масиву (блок 1). Робочий масив являє собою вихідні дані, необхідні для розрахунку планів. З метою зручності представлення вихідної інформації розроблені єдині форми заповнення даних у вигляді двомірних масивів усіх рівнів оперативного планування. Вихідні дані вводяться один раз на місяць. При цьому вихідна інформація місячно-тижневого плану є вихідною для тижнево-добового графіка.

Визначення кількості календарних і робочих змін у місяці й на внутрішньомісячних інтервалах для кожного екскаватора здійснюється на підставі формування рівнів планування й вибору планових простоїв із графіків ППР і масових вибухів (блоки 2 і 3). У блоці 4 визначаються орієнтовні навантаження на кожний екскаватор по гірничій масі. Вони розраховуються з урахуванням рівномірної завантаженості екскаваторів по інтервалах планування протягом місяця. Якість корисної копалини при цьому не враховується. Основна мета розрахунків орієнтовних навантажень полягає в тому, щоб наблизити надійність виконання плану на всіх рівнях і інтервалах кожним екскаватором до надійності виконання місячного плану.

Забезпечення рівномірного видобутку й відвантаження руди з кар'єру, незалежно від планових простоїв окремих одиниць виймально-навантажувального устаткування, здійснюється за допомогою введення в обмеження математичних моделей контрольних цифр, які розраховуються в блоці 5. Оконтурювання екскаваторних блоків прямими лініями, що проходять через дві сусідні незбіжні крапки, здійснюється в блоці 6. Оконтурювання починається від початкової крапки відпрацьовування за годинниковою стрілкою. Моделювання якісних показників у штучно створених ситуаціях невизначеності по цілині для кожного екскаваторного блоку здійснюється по викладеній раніше методиці (блок 7). У блоці 8 створюються імітаційні цифрові моделі екскаваторних блоків. При відпрацьовуванні екскаваторного блоку на залізничний транспорт формуються заходки (блок 10). На підставі використання імітаційних цифрових моделей екскаваторних блоків набираються обсяги видобутку на внутрішньомісячних інтервалах згідно з орієнтовними навантаженнями й розраховуються значення якісних показників у цих обсягах (блок 11). Тут же визначаються можливі межі варіювання обсягами видобутку. Результати підготовчих розрахунків (крім контрольних цифр) зводяться в матриці варіантів плану. Матриці варіантів плану вважаються правильно складеними в тому випадку, коли задовольняються вимоги на входження планових показників в усі безліч варіантів складання плану по якості та по вмісту шкідливих домішок.

Для неокислених залізистих кварцитів — по вмісту заліза в концентраті, який можна одержати із запланованих до вилучення обсягів руди, по виходу концентрату в масовому відношенні. Виконання даних вимог на всіх інтервалах планування спричиняє виконання співвідношення сортів руд по збагачуваності в загальному обсягу руди, що надходить на збагачувальний переділ.

Рис. 5.10. Блок-схема загального алгоритму розв'язку завдань оперативного планування видобутку багатих руд і неокислених залізистих кварцитів у кар'єрі

Якщо матриці варіантів на всіх інтервалах планування задовольняють перерахованим вище вимогам при розв'язку конкретного завдання, дані її є вихідною інформацією для розрахунків коефіцієнтів симплекс-матриці. Оптимізація розподілу обсягів між екскаваторами по інтервалах планування на конкретному рівні здійснюється стандартною програмою цілочисельного лінійного програмування.

Для вв'язування планових обсягів екскаваторів по інтервалах протягом планового періоду й для врахування післядії одного планового періоду на наступні симплекс-матриця заповнюється таким чином, що вирішується динамічне завдання лінійного програмування.

Ручний спосіб коректування вихідної інформації. Розв'язок завдання здійснюється в напівавтоматичному режимі. У випадку незадоволення умовам технолог ураховує виробничу ситуацію на момент складання плану, а саме:

коливання якісних характеристик у блоці по інтервалах планування (інформація утримується в матрицях варіантів плану);

можливість переїзду екскаваторів до нової точки відпрацьовування блоку (відстань переїзду, наявність комунікацій, напруженість роботи екскаватора в даному місяці, дотримання мінімальної ширини робочої площадки).

Автоматизований спосіб перебору варіантів плану. При заповненні форми, що містить інформацію про початкових (основних і резервних) точках відпрацьовування блоків, ураховуються можливості переїздів екскаваторів. Причому резервні крапки відпрацьовування задаються екскаваторам, що працюють із автотранспортом.

Таким чином, метод розв'язку завдань оперативного планування спрямований на виконання однієї з головних вимог, що висуваються до процесу складання плану,- урахування післядії одного планового періоду на наступні, тобто план складається таким чином, що при виконанні планових показників на одному рівні, з достатньою надійністю можна говорити про можливість виконання плану по обсягах і якості на рівнях і інтервалах планування, що залишилися.

Для контролю за посуванням фронту гірничих робіт у межах місячних екскаваторних блоків, обліку виконання планових показників роботи екскаваторів і кар'єру в цілому й підтримки постійної дійсності плану необхідно вказувати місце розташування запланованих до вилучення обсягів на яких-небудь настилах. У зв'язку з тим, що добычные роботи на кар'єрах проводяться більшим числом екскаваторів, а графічна інформація про роботу екскаваторів потрібна майже всім відділам рудоуправління, складання її вручну за вихідною формою розв'язку завдань вимагає значних витрат праці.

З метою автоматизації процесу одержання графічної інформації розроблений алгоритм роздруківки місячного контуру гірничих робіт характерними крапками з розбивкою по рівнях і інтервалам оперативного планування.

У якості вихідної інформації для роздруківки використовуються координати характерних крапок, що обмежують контур гірничих робіт і координати усть підривних свердловин з інформацією про якість.

Вихідною формою алгоритму є дзеркальне відбиття місячного контуру з розбивкою по інтервалах планування.

Розроблена методика не вимагає многообъемных алгоритмів, відрізняється простотою й надійністю розрахунків. Розв'язок завдань може здійснюватися в режимі діалогу технолога з ЕОМ, тобто ЕОМ використовується тільки для автоматизації так званих «рутинних» розрахунків, а прийняття основних технологічних рішень залишається за людиною. У процесі реалізації оперативних планів можуть виникати наступні проблемні ситуації:

змінний план виконаний по кар'єру в цілому, однак фактичні продуктивності екскаваторів відрізняються від планових цифр;

кар'єр виконав план по обсягах, але не виконав по якості видобутої корисної копалини. Фактичні продуктивності екскаваторів відрізняються від плану й фактичні продуктивності екскаваторів не відрізняються від плану. Має місце непідтвердження якості в окремих вибоях;

змінне завдання кар'єр виконав по якості, але недовиконав по обсягах. Фактичні продуктивності екскаваторів відрізняються від плану;

змінний план не виконаний ні по обсягах, ні по якості корисної копалини.

Кожна з перерахованих проблемних ситуацій вимагає прийняття конкретних управлінських рішень. Основний вплив на прийняття рішення про необхідність коригування плану виявляє наявність відхилень видобутих обсягів і якості корисної копалини в них від запланованих величин:

Від розміру відхилень залежить число рівнів планування, що підлягають коригуванню.

звідки можна визначити необхідні обсяги прирізок через

Відхилення по якості руди, що видобувається, пов'язані з недовиконаними обсягами.

На підставі порівняння максимальних можливостей екскаваторів по продуктивностіQ_ijmax, і обсягів видобутку на інтервали, що залишилися, планування Рі^"пл.-Pі^ф визначається можливість виконання заданого плану

На великих залізорудних кар'єрах руда, що видобувається у вибоях, надходить на перевантажувальні площадки або склади, де проходить один з етапів внутрішньокар'єрного усереднення. На перевантаженнях, як правило, є двох-, трьодобовий запас рудної сировини Pі^пер з певним вмістом корисного компонента а_і^пер. Він служить для подачі руди на збагачувальну фабрику під час підготовки масових вибухів, у випадках аварій гірничотранспортного устаткування й т.п. При прийнятті розв'язків про вибір числа рівнів, що підлягають коректуванню, наявність обсягів на навантаженні може служити зм'якшуючою умовою. З обліком викладеного вище розроблена математична модель процесу прийняття управлінських рішень при аналізі роботи кар'єру. Відповідно до оперативних планів вона має вигляд:

На базі даної моделі розроблений моделюючий алгоритм. Алгоритм працює в такий спосіб. У момент закінчення роботи на заданому інтервалі планування і обчислюються відхилення фактичних обсягів видобутку і якісних характеристик у них від планових величин. При розрахунках використовуються гістограми розподілу продуктивності екскаваторів, побудовані за результатами обробки статистичного матеріалу. Далі визначаються запаси на перевантаженні. Запаси формуються на підставі обліку щозмінного надходження їх на збагачувальну фабрику й поповнення з вибоїв. Потім визначається середньозважене значення вмісту корисного компонента в запасах на перевантаженні. Ланцюжок спеціальних операторів алгоритму перевіряє знаки виниклих відхилень по факторах, які безпосередньо впливають на вибір рівня або рівнів коригування планів. Кожний з операторів має 3 виходу, тобто містить 3 відповіді: більше, менше або рівно, або 2 відповіді: більше або рівно. Загальне число ситуацій, які можуть виникнути в процесі виконання плану, визначається як

У результаті дослідження «дерева» встановлено, що при сумі балів, рівної або менше 10, коригуванню підлягає добово-змінний графік. При сумі балів, рівної 11, виникає необхідність у коригуванні тижнево-добового графіка. На його основі складається тижнево-змінний план на першу добу скоригованого тижня. Якщо сума балів більше 11, коректуються всі рівні оперативного планування, починаючи з тижневого плану. При сумі балів, рівної 4, необхідність у коригуванні планів відсутня. При сумі балів після операторів, рівної 2, коригується тільки добово-змінний графік.

Кар'єр не виконав план по обсягах і якості сировини, що видобувається (1, 2). Можливості варіювання навантаженням екскаваторів відсутні (3). На перевантаженні є запаси руди (4), але якість у них нижче планової. Подібні ситуації виникають, як правило, наприкінці планового тижня й коригування тижнево-добового графіка не дає ніяких результатів, тому оператор дає відповідь: коригувати місячно-тижневий план роботи виймально-навантажувального устаткування. На підставі отриманої інформації в першому тижні скласти тижнево-добовий графік і добово- змінний план на першу добу.

Коригувальні завдання не відрізняються від основних завдань оперативного планування й вирішуються по запиту з урахуванням зміни вихідної інформації за відпрацьований період.

Таким чином, безперервний облік, аналіз і коригування планових завдань усередині місяця дозволять підвищити надійність виконання місячного плану. Крім того, завдання по коригуванню можуть бути використані для одержання результатів з урахуванням перевиконання місячних завдань окремими екскаваторами й кар'єром у цілому.