Как снизить себестоимость ведения горных работ?

Снижение себестоимости ведения горных работ на примере долгосрочного тактического планирования в GEOVIA MineSched

В горном деле планирование принято разделять на долгосрочное, среднесрочное и краткосрочное. Долгосрочное планирование имеет большие масштабы оценки и не предусматривает  высокую детализацию, такую, как разделение горной массы на взрывные блоки, распределение буровых станков, выемочно-погрузочного оборудования, транспортировочной техники и других процессов открытых горных работ. Перечисленные задачи решаются в рамках краткосрочного планирования, продолжительность которого позволяет обеспечить должную детализацию. Главная задача долгосрочного планирования – определение необходимого парка оборудования и его параметров, обеспечивающих достижение поставленных целей. Выбор действий в большом масштабе дает возможность максимизировать доход предприятия и снизить издержки, оценить экономическую эффективность. Долгосрочное планирование, в отличие от других планов, разделяется на стратегическое и тактическое.

Стратегическое планирование в горном деле это – создание этапов отработки карьера с целью получения максимального чистого дисконтированного дохода (NPV). Для данной операции используются 2 алгоритма – классический алгоритм Лерча-Гроссмана, созданный в 1964 году и новейший алгоритм Псевдопотоков, разработанный Хохбаумом в 2008 году. GEOVIA позволяет использовать оба алгоритма в программном продукте Whittle, первом в мире решением для стратегического планирования. Созданные по фактору доходности контуры представляются в виде цифровых поверхностей, определяющих приоритет выемки горной массы в пространстве. После того как определены цели и ограничения, производится переход от стратегического к тактическому планированию, которое направлено на анализ влияния операционных практик на решение поставленных задач. На данной стадии определяется объем ресурсов, необходимый для достижения выбранной стратегии при минимальных затратах.

Каким образом можно снизить затраты на отработку месторождения? При ведении добычных работ открытым способом наиболее затратными являются транспортировка горной массы и переработка руды. Возможности GEOVIA MineSched позволяют оперативно оценивать результаты транспортировки при создании долгосрочных планов. Концепция описывает функционал программы, используемый для расчета плана с учетом направлений отработки карьера и формирования отвала. Это позволяет анализировать их влияние на достижение целевых объемно-качественных показателей и требуемое количество парка оборудования. Подход  автоматизирует получение данных, необходимых для обобщенного анализа проекта на стадии долгосрочного тактического планирования.

В качестве примера выбрано месторождение с крутопадающими рудными телами простирающимися с юга на север. Ниже показано рудное тело и положение карьера на конец отработки.

Объемно-качественные показатели в границах конечного контура участка: 24,3 млн вскрышной породы и 11 млн тонн руды со средним содержанием полезного компонента 17%.

Планируемая производительность карьера по горной массе составляет 2 190 000 м3/год с начала добычных работ в 2019 году. В 2020 планируется закупка дополнительной единицы выемочно-погрузочной техники, что нарастит производительность до 2 920 000 м3/год (8 000 м3/сут).

Отработка будет производиться уступами высотой 15м с 850 по 580 высотные отметки. Отсыпка отвала производится 30 метровыми ярусами.

Для расчета транспортировки загружаются дороги, по которым будет транспортироваться горная масса. Они импортируются в GEOVIA MineSched в виде трехмерных линий (показаны на рисунке красным цветом). На линиях отмечаются точки, за которыми автосамосвалы могут съезжать с основного маршрута для подъезда на погрузку или разгрузку. Это позволяет модулю транспортировки автоматически отстраивать отрезок пути от извлекаемого блока в карьере до точки выезда с горизонта или точки заезда на ярус отвала.

Для загрузки скоростей автосамосвалов используются графики тягового усилия, которые указывают скорость автосамосвала в зависимости от уклона дороги. На рисунке ниже красными стрелками показан пример нахождения скорости груженого автосамосвала на подъем (для градиента 10‰ скорость равна 13км/ч).

Для расчета автотранспортировки GEOVIA MineSched использует следующие параметры автосамосвалов:

  • Грузоподъемность (тонн)
  • Вес пустого автосамосвала (тонн)
  • Время, затрачиваемое на постановку и погрузку (мин)
  • Время, затрачиваемое на разворот и разгрузку (мин)
  • Скорость груженого/порожнего автосамосвала в зависимости от уклона на спуск и подъем (км/ч)
  • Коэффициент сопротивления качению (кг/т).

После ввода перечисленных параметров GEOVIA MineSched позволяет автоматически рассчитывать парк оборудования при расчете различных вариантов отработки. В качестве примера установим продолжительность плана 10 лет. Ниже указана штабельная диаграмма, отображающая количество горной массы, в которой серый цвет указывает количество кубических метров вскрышной породы, красный – тоннаж руды. Синяя линия отображает содержание полезного компонента в руде.

Справка отображает по годам массу руды, объем вскрышной породы, содержание полезного компонента, количество автосамосвалов и тоннокилометры.

Как видно из выходных данных, с 4-го по 9-й год работы предприятия требуется более 5 единиц автосамосвалов. Тоннаж добываемой руды и содержание полезного компонента не стабильны, что требует регулярной перенастройки фабрики. Все это влечет дополнительные затраты в процессе отработки месторождения.

На стадии принятия решения инженеру требуется точно знать, является ли данный вариант наилучшим. Существуют ли среди всех возможных вариантов отработки другие, дающие более стабильные показатели? При использовании ГГИС каждый из вариантов проектируется вручную,  затем вычисляется необходимое количество техники. GEOVIA MineSched позволяет значительно сократить время, затрачиваемое на подобную работу.

Одним из преимуществ GEOVIA MineSched является возможность поиска блоков, удовлетворяющих заданным целевым показателям. Программное обеспечение сканирует блочную модель по направлению отработки и находит блоки наиболее близкие заданному содержанию компонента и коэффициенту вскрыши. Установим требуемый коэффициент вскрыши. Его можно изменять во времени.

Исходя из приведенных раннее данных, рудное тело имеет среднее содержание компонента 17%. Установим его как целевой показатель, чтобы узнать, можно ли стабильно его удерживать на протяжении всего времени работы фабрики.

Количество автосамосвалов в значительной степени зависит от направления отсыпки отвала. GEOVIA MineSched имеет широкий выбор опций, позволяющий формировать отвал и отрабатывать карьер всеми возможными способами.

В данном случае изменим направление отсыпки отвала, границы его расположения остаются теми же (см. рисунок ниже).

Повторный расчет сценария в нашем случае занимает около 10 минут. Ниже показаны его результаты. График отображает достижение указанных целевых показателей.

Справка отображает выдержанные целевые показатели по коэффициенту вскрыши и содержанию. При измененном направлении отсыпки отвала в данном сценарии потребуется на 1 самосвал меньше с 4-го по 7-ой годы работы предприятия.

Ниже показано конечное положение карьера и отвала на 5й год отработки месторождения.

Ниже показаны оси транспортировки, которые MineSched создал при расчете транспортировки горной массы.

 

При опускании на горизонт в ПО GEOVIA MineSched производится автоматический расчет дополнительных отрезков путей для транспортировки руды и вскрышной породы.

Результат плана может быть также выгружен в виде графических данных в качестве цифровых топографических моделей по каждому году отработки. Ниже показана выходная поверхность на конец 5-го года отработки карьера, которая является основой для дизайна. Перед началом работы инженер может быть уверен в выборе варианта, который собирается спроектировать для предоставления отчетности.

Вывод: Использование описанных настроек позволяет объединить процессы выемочно-погрузочных работ и транспортировки горной массы для получения наиболее полной картины при анализе долгосрочного плана. Нахождение целевых показателей при выемке является одной из сильнейших сторон GEOVIA MineSched, которая помогает инженеру определить отработку карьера для вычисления коэффициента вскрыши, соотношения технологических типов руды и содержания полезного компонента. В сочетании с модулем транспортировки данное решение способно оказать серьезную помощь при анализе принимаемых решений. В предварительно настроенном сценарии инженер может изменять значение любого параметра плана и повторный расчет даст ответ на вопрос.

Показанный пример демонстрирует, как правильное сочетание выбранных параметров позволяет сократить парк автосамосвалов на 1 единицу в течение 4х лет работы предприятия и стабилизировать подачу руды на фабрику. В процессе отработки месторождения это сокращает затраты компании на закупку и эксплуатацию техники.

Ниже показано сравнение двух рассмотренных вариантов.

На стадии проектирования инженер может быть уверен в выбранной тактике, поскольку использование автоматизированных систем планирования увеличивает количество вариантов развития горных работ по сравнению с ручными методами. Описанный функционал GEOVIA MineSched позволяет получить полную картину рассматриваемых решений в кратчайшие сроки.

Автор:

Алексей Головань – Ведущий горный инженер GEOVIA RUSSIA

 

Горно-геологическое подразделение GEOVIA в России приглашает специалистов Вашей компании пройти курсы повышения квалификации для геологов, маркшейдеров и горных инженеров «Обучение работе с программным обеспечением GEOVIA Surpac, GEOVIA MineSched, GEOVIA Whittle».Обучение будет проходить в Москве осенью 2018 года в рамках открытых тренингов.

ОТПРАВИТЬ ЗАЯВКУ >>>

Подробную информацию о вариантах обучения работе с программным обеспечением GEOVIA, предлагаемых Dassault Systemes в России, Вы можете получить на сайтеили у наших специалистов.

Телефон: +7 (495) 935 8928
Email: GEOVIA.RU.Training@3ds.com
Куратор учебных программ — Александр Харитонов:
+7 (495) 935 8932, Alexander.KHARITONOV@3ds.com

 

Читайте другие материалы нашего блога:

Виды блочных геологических моделей и их использование при планировании горных работ

Как держать под контролем продуктивность, когда мобильность сотрудников в сфере природных ресурсов так высока

Использование модуля Контроля Содержаний GEOVIA Surpac на горнодобывающих предприятиях

Оставить комментарий