Комп'ютерна технологія геолого-маркшейдерського забезпечення та проектування буро-вибухових робіт на кар'єрах

Герасимов А.В., ФГУП ВІОГЕМ

За оцінці Б.Н. Кутузова [6] існуюча в нашій країні технологія проектування буропідривних робіт (БПР) на кар'єрах характеризується великою трудомісткістю і низькою продуктивністю. До цього слід додати, що процес проектування БПР на кар'єрах передує і супроводжується на всіх його етапах геолого-маркшейдерським забезпеченням, що включає як польові, так і камеральні роботи, а саме проектування переплітається з поетапної реалізацією проекту і його коригуванням, що вимагає чіткого організаційного та інформаційного взаємодії всіх учасників цього процесу (геологів, маркшейдерів, буровиків і підривників).

Єдиний шлях докорінного поліпшення стану справ у розглянутій області гірського виробництва - комп'ютеризація геолого-маркшейдерського забезпечення та проектування БПР на кар'єрах. Існує багато програм автоматизації розрахункової складової проекту буропідривних робіт [2,5] або імітаційного моделювання вибуху [1,4]. У складі окремих імпортних інтегрованих гірничо-геологічних програмних пакетів (Datamine, Великобританія; Techbase, США; Gemcom, Канада та ін) є модуль Drill-blast для проектування БПР. Однак через їхню дорожнечу і ряду інших обставин (нерусіфіцірованность програмного забезпечення, труднощі освоєння, відмінність в технології проведення буро-вибухових робіт на кар'єрах в СНД і країнах далекого зарубіжжя) імпортні програмні продукти для проектування БПР на кар'єрах Росії не знайшли застосування. Поодинокі спроби автоматизації всього циклу проектування БПР на вітчизняних кар'єрах поки не вийшли за рамки концептуальних міркувань або суто попередніх розробок [3].

Без автоматизації проектування БПР багато в чому знецінюється нехай навіть досить повна і достовірна інженерно-геологічна інформація про вибуховості масиву гірських порід, а також гальмується процес автоматизації геолого-маркшейдерського забезпечення гірничого виробництва на кар'єрах в цілому, так як Буропідривні роботи є його основою і стоять в його голові. Тому розробка програмного забезпечення і комп'ютерної технології проектування буропідривних робіт у реальному режимі часу і з усіма його складовими (ведення і актуалізація геолого-маркшейдерської графіки, рішення маркшейдерських задач, розміщення вибухових свердловин на блоці з урахуванням категорії вибуховості порід, діаметру і конструкції заряду, розрахунок параметрів підривання, підготовка текстового файлу з номерами і координатами вибухових свердловин для введення даних експлуатаційного випробування) є актуальним завданням.

ФГУП ВІОГЕМ розробив таку технологію, яка запроваджена на базових підприємствах залізорудної промисловості (Ковдорском і Лебединський ГЗК). Технологія розроблена у суворій відповідності до діючих на цих підприємствах типовими проектами масових вибухів на кар'єрі. Програмне забезпечення написано на мовою Delphi для операційного середовища Windows. Воно передбачає формування і редагування картографічних документів і табличних баз даних, рішення маркшейдерських завдань.

Введення картографічної інформації (планів експлуатаційних горизонтів різного призначення - геологічних, маркшейдерських, буропідривних) здійснюється за їх сканерна знімків набором засобів оцифровки та редагування, а також по результатами комп'ютерної обробки польових журналів тахеометричної зйомки. За зображення на моніторі користувач може інтерактивно надавати та змінювати елементи картографічного документа, вибираючи їх курсором на екрані, змінювати масштаб документа або його окремого фрагмента.

Таблична інформація представлена головним чином параметрами буропідривних робіт. Структура бази даних ієрархічна, у вигляді таблиць даних з системою посилань і індексів. Це дозволяє робити запити до бази даних за належністю точки до контуру, свердловині, буропідривного блоку і формувати таблиці даних у згідно з формулою запиту.

Програма виконує також рішення маркшейдерських задач, результати яких безпосередньо чи вже в обробленому вигляді використовуються при проектуванні буро-вибухових робіт на кар'єрах (зворотній геодезична завдання, зворотний і пряма зарубка, обробка журналу тахеометричної зйомки).

В загальній схемі геолого-маркшейдерського забезпечення та проектування БПР на кар'єрах (мал.) із застосуванням комп'ютерних технологій (в автоматичному режимі або інтерактивно) здійснюється два види (етапу) робіт (формування проекту буріння і проектування вибуху блоку), розділені у часі поруч чисто виробничих процедур (розбивка в натурі сітки свердловин, їх буріння, маркшейдерська зйомка пробурених свердловин і т.п.) Технологія проектування практично безпаперова. Тільки вихідні документи (плани блоку) до проектів буріння і вибуху, таблиці коректування і технологічного розрахунків, зарядні карти), які підписуються, затверджуються і безпосередньо використовуються при підготовці блоку до буріння і заряджання свердловин, друкуються на папері.

Рис. Блок-схема геолого-маркшейдерського забезпечення і

проектування буро-вибухових робіт на кар'єрах

Проект буріння. Перш за все маркшейдер у відповідності з поточним планом гірничих робіт формує контур проектованого блоку (закриту область, обмежену лінією відриву попереднього вибуху та проектної лінією відриву), на якому показується останній ряд свердловин попереднього вибуху (з буропідривного плану горизонту) і положення брівок уступу (з маркшейдерської плану горизонту). У разі великої перерви у часі між попереднім і проектованим вибухом положення брівок уступу і характерних планових відміток на поверхні блоку знімаються інструментально. Тоді маркшейдер вводить в комп'ютер дані зйомки і автоматично на плані перетворювати лінії брівок та характерні точки.

Потім план вибухового блоку надходить геолога, який доповнює його на основі цифрового геологічного плану горизонту межами мінерально-петрографічних типів порід, розривними порушеннями, елементами залягання порід і порушень, а також присвоює кожному типу порід категорію буримости відповідно до прийнятої на підприємстві класифікацією порід за цим показником за шкалою ЦБНТП.

Далі підривник виконує на плані блоку його розбиття на ділянки за категоріями вибуховості. За наявності карти вибуховості ця процедура здійснюється шляхом простого накладення на вказану карту контуру блоку і генералізації всередині блоку меж ділянок до прямолінійною конфігурації. Якщо такої карти немає, то розбивка здійснюється по межах мінерально-петрографічних типів порід в Відповідно до місцевої класифікацією їх за вибуховості.

Після цього автоматично з дотриманням вимог типового проекту до параметрів сітки свердловин, їх типу (вертикальна або похила) і глибині в залежності від категорії вибуховості порід, діаметру і конструкції заряду виконується розміщення свердловин на плані блоку (спочатку першого ряду з розрахунком опору по підошві, потім - контурного ряду, а потім - внутрішніх рядів свердловин), кожній свердловині присвоюється проектний номер, розраховуються координати гирла свердловин (x, y, z) і проектні параметри (глибина і перебур).

Готовий проект буріння (план вибухового блоку, на якому показані його номер, фактичне становище брівок уступу, останній ряд свердловин попереднього вибуху, межі ділянок порід різних категорій буримости і вибуховості, свердловини, їх проектні номера й глибини, обсяг вибухового блоку) роздруковується і після відповідного затвердження передається для виконання.

Реалізація проекту буріння і супутні виробничі роботи. Відповідно до проектом буріння маркшейдер виносить на місцевість свердловини першого ряду (іноді і контурного ряду теж) і межі категорій вибуховості, а буровий майстер з допомогою рулетки розбиває на блоці мережа вибухових свердловин. У міру буріння блоку здійснюється зйомка свердловин з присвоєнням їм остаточного номери, вимірюється фактична глибина і обводнення частина свердловин, проводиться їх випробування (хімічне по шламу або геофізичне шляхом каротажу стінок свердловин).

Проект вибуху блоку. Дані зйомки свердловин і вимірювань їх параметрів вводяться з польового журналу в комп'ютер, після чого автоматично розраховуються координати усть свердловин і формуються складові проекту вибуху блоку: план розташування свердловин і табличні матеріали - технічний (в цілому по блоку) і коригувальний (по кожній свердловині) розрахунок параметрів підривання, зарядні карти, в яких зазначаються номер і глибина свердловини, довжина набійки і маса заряду. Розрахунок маси заряду виконується за схемою, що передбачена типовими проектом. На закінчення на плані блоку інтерактивно формується схема комутаційної мережі і автоматично розраховуються інтервали уповільнення по кожній свердловині.

За результатами заряджання свердловин в зарядних картах вказується довжина і маса заряду, довжина набійки. Ці дані вводять в комп'ютер і автоматично поповнюються за фактом таблиці показників технічного і коректування розрахунків.

Для формування бази даних експлуатаційного випробування готується текстовий файл з номерами і координатами вибухових свердловин.

Застосування комп'ютерної технології геолого-маркшейдерського забезпечення та проектування буро-вибухових робіт на кар'єрах істотно знижує час на його проведення, виводить культуру гірничого виробництва на якісно новий рівень, координує роботу всіх технічних служб рудника, що в цілому сприяє поліпшенню вибухової підготовки гірської маси і підвищення безпеки буропідривних робіт.

Список літератури

Барон В.Л., Кантор В.Х. Техніка та технологія вибухових робіт в США. - М.: Недра, 1989.

Медников Н.Н. Математичні методи та моделі в розрахунках на ЕОМ. Навчальний посібник. - М.: МДГУ, 1996.

Калашников А.Т. Автоматизоване проектування буро-вибухових робіт. - В кн.: Комплексне розвиток КМА. - Губкін: НІІКМА, 1987.

Калашников А.Т. Борзенков Л.А. Досвід застосування програми математичного моделювання вибухового руйнування ІТТ-1. - "Гірський журнал", 1986, № 10.

Кутузов Б.Н. Руйнування гірських порід вибухом (вибухові технології в промисловості), ч.II. Підручник для ВНЗ. 3-е изд. перер. и дополн. - М.: МГГУ, 1994.

Кутузов Б.Н. Сучасні тенденції в теорії, техніки і технології вибухового руйнування порід. - В кн.: Матеріали міжнародної конференції "Вибуховий справа-99 ". - М.: МГГУ, 1999.

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://geomix.ru/