Система оперативного мониторинга и корректировки фронта работ карьерных экскаваторов с использованием системы высокоточного позиционирования ковша экскаватора

Денис Хафизов - Директор по техническому развитию АО «В2-Групп».






Алексей Рыльников - Генеральный директор АО «В2-Групп», к.т.н.






Система автоматизированного проектирования работ (САПР) давно уже стала обязательным звеном производства на горнодобывающих предприятиях, ведущих разработку открытым способом. Одной из важнейших задач считается управление и контроль работы выемочной техники.

«Системы высокоточного позиционирования ковша экскаватора (СВПКЭ) позволят в режиме реального времени с сантиметровой точностью позиционировать ковш экскаватора, обеспечивая высокоточную выемку и формирование проектной формы рельефа (отвалов, уступов, дорог), обеспечить отображение электронных проектов рабочих зон на дисплее оператора, отображение профилей фактической и проектной поверхностей, наложенных друг на друга для контроля достижения проектных значений. Данное мероприятие позволит сократить потери и засорение руды, повысить точность выполнения плановых показателей качества, обеспечить необходимый уровень шихтовки, оптимизировать определение составов породы, снизить необходимость повторного перемещения породы, количество неправильно назначаемых рейсов и объем выполняемых вручную изысканий, снизить потребление электроэнергии при производстве добычных работ» — из информационно-технического справочника по наилучшим доступным технологиям добычи и обогащения железных руд ИТС 25-2021 (утвержден Приказом Росстандарта от 22 декабря 2021 г. № 2959).

Общими целями высокоточного позиционирования ковша экскаватора являются управление и детальный контроль параметров работы экскаватора и показателей отработки руды, понимание перераспределения руды с учетом содержания для улучшения процесса рудоподготовки и формированием необходимых качественных показателей рудной шихты для обогатительной фабрики.

Рис. 1. Экран машиниста экскаватора

При отсутствии СВПКЭ оценка качества отработки блока делается после того, как экскаватор уже отработал участок, из чего следует:

• отсутствие контроля качества погруженной горной массы в самосвал;
• задержки выноски контура блока, зон содержания полезного ископаемого;
• контроль за формированием откоса борта выполняется уже после выполнения экскавации;
• отсутствие возможности полноценной оценки производительности экскаватора;
• отсутствие эффективного контроля выполнения плана экскавации по объему, весу и скорости погрузки;
• нет инструмента для оценки причин выхода из строя экскаватора при неправильной работе оператора.

Целью установки оборудования СВП на погрузочную технику, осуществляющую погрузку с эксплуатационных блоков является переход на цифровой способ контроля отработки блоков с обеспечением предельной точности выше, чем при применении метода выноса границ в натуре. По итогу прогноза распределения взорванной горной массы (ВГМ) в ГГИС составляется паспорт забоя для экскаватора, и вот теперь высокоточное позиционирование будет иметь ожидаемый эффект: прогноз качественных показателей в ковше, самосвале (думпкаре), ск ладе, отгрузке на фабрику.

Рис. 2. Экран машиниста экскаватора

Система высокоточного положения ковша (СВПК) от В2-Групп это полностью российская разработка, защищенная патентом. СВПК-В2 обеспечивает в реальном времени высокоточное измерение позиции экскаватора совместно с отслеживанием положения ковша относительно экскаватора с сантиметровой точностью.

Непосредственно на бортовом контроллере СВПКЭ В2-Групп позволяет обеспечить:

• получение телеметрии движения ковша и центра гусеничной платформы в локальных координатах маркшейдерской службы предприятия непосредственно на самой технике;
• отображение сечения отработки уступа, а также плана участка;
• автоматизированный расчет показателей погрузки;
• возможность работы как с односторонней, так и с двухсторонней погрузкой;
• система определения авто статусов;
• возможность отображения машинисту экскаватора геологических контуров и каркасов;
• расчет веса и объёма, угла, наклона, времени цикла, черпания, погрузки на самосвал, материал, операторов и технику и т.д.;
• накопление статистики работы до 1 месяца.

Таким образом для каждого экскаватора СВПКЭ В2-Групп:

• повышает производительность оборудования и контроль качества руды за счет визуального подтверждения типо-материала и качества в процессе погрузки;
• освобождает от необходимости установления реперов для оконтуривания блоков;
• помогает оператору соблюдать проектные отметки, лучше формировать дороги;
• помогает оператору в темное время суток и сложных погодных условиях осуществлять погрузку в соответствии с заданием.

В комплексе для всего предприятия СВПКЭ В2-Групп имеет следующие возможности:

• автоматический контроль продвижения экскаваторов в забое;
• автоматический контроль контура отработки выемочных блоков;
• отображение плановых и фактических профилей, контроль соответствия проектным поверхностям;
• формирование откосов по плановым плоскостям;
• соблюдение необходимых углов откоса уступа;
• контроль полноты выемки материала;
• ведение точного учета вида и параметров работы экскаватора;
• отслеживание качества материала на складах в интеграции с АСД;
• ведение мониторинга отметок подошвы уступов;
• понимание мест черпания (и качества) даёт возможность шихтования руды по складам.

Рис. 3. Таблица точковки 

По различным оценкам применение СВПКЭ в денежном эквиваленте дает:

• повышение прироста запасов в границах карьера на 3–5 % за счет высокоточной выемки, обеспечивающей соответствие проектным значениям по величине угла откоса, для обеспечения безопасности;
• увеличение выхода минерализованной массы из блоков внутренней вскрыши на 10–15 % за счет высокоточной ориентировки ковша, относительно проектных выемочных блоков;
• сокращение маркшейдерских работ и экскаваторных заходок по одному участку на блоке-откосе за счет высокоточной ориентировки ковша, относительно проектных выемочных блоков; 
• рост производительности в темное время суток и при сложных погодных условиях за счет анализа проектных файлов о рудном содержании выемочных блоков;
• повышение содержания в отгружаемой руде на 1–3 % за счет анализа проектных файлов о рудном содержании выемочных блоков; увеличение выхода товарных руд на 10–15 % за счет отображения для оператора проектного выемочного блока;
• повышение производительности экскаваторов состава до 5 % за счет выемки из забалансовых блоков;
• сокращает потери на 2–3 % и разубоживание на 5–6 % за счет отображения для оператора проектного выемочного блока.

Рис. 4. Проекция мест черпания ковша экскаватора на блочной модели забоя

Опубликовано в журнале «Золото и технологии», № 4 (66)/декабрь 2024 г.