Применение комплекса оборудования и программного обеспечения при ведении буровзрывных работ на горно-добывающих предприятиях

Марсель Набиулин — заместитель генерального директора АО «Институт взрыва»
Александр Беляев  —    первый заместитель генерального директора ООО «АЗОТ МАЙНИНГ СЕРВИС»

Компания «AV Group» — один из мировых лидеров в области буровзрывных работ — оказывает услуги по подготовке взорванной горной массы для более чем 120 горно-добывающих предприятий, расположенных на территории Российской Федерации и Республики Казахстан. Ежегодно AV Group производит более 25 % общего объема взрывных работ на горно-добывающих предприятиях в России. 

Взрывные работы производятся в различных горно-геологических и климатических условиях и ведутся на месторождениях всех типов полезных ископаемых: на каменных карьерах, рудных месторождениях и угледобывающих предприятиях. 

На каждом месторождении решается комплекс различных инженерных задач. Важнейшими из них являются: обеспечение процентного соотношения кусков различной крупности во взорванной горной массе, а также минимальное разубоживание полезного ископаемого при соблюдении требований промышленной и экологической безопасности.

Эффективность процесса буровзрывных работ напрямую влияет на экономическую эффективность и энергозатраты последующих производственных процессов (рис. 1). Оптимизация буровзрывных работ включает в себя подбор оптимальных параметров БВР с учетом свойств горных пород, конфигурации технологической схемы, оборудования и установленной мощности последующих технологических участков. В результате снижаются общие затраты предприятия на производство.

Рис. 1. Достижение оптимального уровня затрат на производство при подборе оптимальных параметров буровзрывных работ

Конкурентная среда буровзрывных и взрывных работ определяет основные внутренние факторы конкурентоспособности предприятия: соблюдение требований стандартов безопасности, обеспечение высокого технического уровня, поддержание оптимального уровня цены.

Инновационные изменения технико-технологических условий работы, как правило, требуют значительных капиталовложений и предполагают длительный срок окупаемости. Следует отметить, что при существующем высоком уровне развития научно-технического прогресса, который сложился в мире к настоящему моменту, производственный потенциал предприятий практически определяется используемыми в производстве современными технологиями. При этом именно производственный потенциал предприятия составляет значительную часть его экономического потенциала.

Подготовка взорванной горной массы для горно-добывающих предприятий с необходимыми условиями по безопасности, высоким техническим уровнем и конкурентной ценой требует применения современных технологий, автоматизации процесса технических расчетов.

Применяемый в настоящее время программный комплекс БВР позволяет использовать координаты скважин в 3D формате, а также объединять их с цифровой моделью поверхности уступа для проведения последующего проектного анализа.

Для получения цифровой модели поверхности уступа используется фотограмметрический способ обработки снимков, получаемых с помощью беспилотных летательных аппаратов (рис. 2).

Рис. 2. Беспилотный летательный аппарат

Создаваемые цифровые модели (рис. 3) используются для проектирования буровзрывных работ, выполнения геометрических измерений объемов горных работ, оценки полноты выемки горной массы после взрыва.

Рис. 3. Цифровая модель поверхности карьера

После получения параметров уступа в реальных координатах специалист по буровзрывным работам производит проектирование блока.

На стадии проектирования блока производится расчет нескольких вариантов параметров буровзрывных работ, таких как: диаметр, сетка скважин, конструкция внутрискважинных зарядов; осуществляется выбор применяемых взрывчатых веществ, замедлений между зарядами, специальных устройств, как, например, запирающие устройства, специальные рукава, рассредоточенные заряды и т.п.

При последующем анализе результатов буровзрывных работ используется свойства взрываемой горной массы: предел прочности при одноосном сжатии и растяжении, модуль Юнга, категории по трещиноватости и др., а также физико-химические и взрывчатые характеристики применяемых взрывчатых веществ.

В процессе проектирования блока определяются прогнозные параметры:

• взрыва (скорость смещения грунта в основании охраняемых объектов), действия ударной воздушной волны (рис. 4). Прогноз сейсмического действия массового взрыва производится несколькими способами, в том числе на основании статистической  обработки ранее полученных данных. Строится линия регрессии и принимается расчетная верхняя граница доверительного интервала;   
• гранулометрического состава (качество дробления взорванной горной массы) (рис. 5);   
• параметров развала взорванной горной массы (рис. 6).

Рис. 4. Анализ показаний сейсмографа в программном обеспечении

 

Рис. 5. Прогнозный анализ гранулометрического состава 

Рис. 6. Прогнозный анализ параметров развала взорванной горной массы

В процессе проектирования параметров буровзрывных работ на основе проведенного прогнозного анализа выбираются наиболее оптимальные параметры, отвечающие требованиям безопасности и экономической эффективности.

После выбора параметров буровзрывных работ проект в электронном виде отправляется на буровой станок для бурения скважин в проектных параметрах.

Бурение скважин в проектных параметрах и координатах производится с помощью системы позиционирования буровых станков, установленной на станках производства фирмы «Atlas Copco»: DML1200; DM-45, Pit Viper.

Система позиционирования состоит из следующих компонентов:

• интеллектуальной панели (рис. 7), установленной в кабине бурового станка и служащей для отображения проекта на буровые работы;   
• навигационного приемного оборудования;
• датчиков определения осевого давления;
• датчика определения скорости вращения;
• датчиков определения угла наклона скважины;
• наборов датчиков определения глубины бурения;
• программного обеспечения для визуализации бурения.

Рис. 7. Интеллектуальная панель

Интерфейс программы представлен на рисунке 8.

Рис. 8. Пример интерфейса программного обеспечения (желтый цвет — план, зеленый — факт)

Установленная система высокоточного позиционирования позволяет машинисту бурового станка с точностью определить местонахождение проектной скважины (погрешность до 10 см), произвести бурение в полном соответствии с проектом на буровые работы. Кроме того, проектная и фактическая глубина бурения отображается как в навигационном приемном оборудовании в кабине машиниста бурового станка, так и через специальную программу в мониторе инженера по буровзрывным работам. Это дает возможность в любое время суток дистанционно по сети Wi-Fi получать информацию по фактическим параметрам бурения в режиме реального времени. Благодаря данной системе можно принимать в расчет фактическую высотную отметку поверхности блока (с учетом рельефа местности). В случае же отклонения от проектных параметров в автоматическом режиме происходит определение глубины скважины с учетом проектного горизонта. Принимая во внимание возможность установления фактических координат устьев скважин, угла наклона скважин, а также положения скважин на уровне проектного горизонта, инженер по буровзрывным работам в режиме трехмерного моделирования определяет фактическую линию сопротивления по подошве, минимальное расстояние между скважинами по подошве уступа, на основании этих данных производятся корректировочные расчеты массы и конструкции заряда взрывчатого вещества в скважинах исходя из условий:

• качественного дробления массива;   
• проектного сейсмического действия и действия ударной воздушной волны; 
• развала взорванной горной массы;   
• расчетных безопасных расстояний. 

После проведения массового взрыва инженерно-техническими работниками производится анализ полученных результатов, таких как гранулометрический состав взорванной горной массы (производится фотопланиметри-ческим методом) (рис. 9).

Рис. 9. Анализ фактического гранулометрического состава 

Уровень сейсмического действия массового взрыва и действия ударной воздушной волны (производится с использованием портативных мини-сейсмографов). Полученные результаты вводятся в программный комплекс и используются в автоматическом режиме программой для анализа последующих массовых взрывов, позволяя получать более точные прогнозные результаты.

Применение систем электронного инициирования в комплексе с программным обеспечением позволяет производить взрывные работы в условиях расположения в непосредственной близости от охраняемых объектов. Например, благодаря обозначенному программному обеспечению на месторождении строительных материалов (в Кемеровской области) взрывные работы проводились на расстоянии 500 м от жилых домов и 250 м от производственных зданий.

Внедрение программного комплекса и оборудования позволяет значительно сократить влияние человеческого фактора, обеспечить автоматическое проектирование БВР и прогнозный анализ результатов взрывных работ на стадии подготовки проекта на бурение скважин, производить дистанционный контроль выполнения работ на всех этапах, повысить экономическую эффективность дальнейших процессов. 

---

AV Group
(Группа компаний «Азот-Взрыв»)
117133, г. Москва, ул. Академика Варги, 8, корп.1.
Тел: +7 (495) 504-07-91
Факс: +7 (495) 502-91-74
www.azotvzryv.ru

Опубликовано в журнале "Золото и технологии" № 4/декабрь 2017 г.