Асимптотическое управление параметрами буровзрывного комплекса

Непрерывное увеличение мощности железорудных карьеров, а следовательно, и объемов добычи привело к возрастанию объемов взрывных работ. В результате внедрения многорядного короткозамедленного взрывания появилась возможность увеличить объем единичного массового взрыва на карьере и значительно снизить количество взрывов в год, несмотря на постоянное увеличение объема взрывных работ. В настоящее время на крупных карьерах объем горной массы, отбиваемой за один взрыв, составляет 0,7—0,8 млн. м3. Общий вес зарядов ВВ, работающих на дробление, 650—750 т.

Незначительное в процентном отношении снижение точности управления, практически неизбежное при ручной переработке больших объемов информации коллективом людей, участвующих в управлении, вызывает ощутимые абсолютные потери в масштабах горнорудного предприятия. Поэтому к проектированию массовых взрывов предъявляют повышенные требования, поскольку в общем цикле добычи дробление крепких скальных пород является одним из основных технологических процессов, в значительной степени предопределяющих производительность труда и стоимость добываемой продукции.

Буровзрывной комплекс представляет собой сложную систему, характеризующуюся наличием процесса управления, который можно рассматривать как сложное взаимопереплетение трех основных групп функций: организации, планирования и оперативного регулирования производственного процесса.

Входными параметрами буровзрывного комплекса как объекта управления являются основные производственные факторы, плановые показатели, свойства горных пород и их изменчивость в пределах блока, а также неконтролируемые случайные воздействия внешней среды. Выходными параметрами служат производительность оборудования, степень его загрузки, степень использования рабочего времени, качество взорванной горной массы и т.д.

Одной из основных задач управления буровзрывным комплексом, которую можно рассматривать как задачу оперативного управления производственными процессами буровзрывных работ, является достижение требуемой кусковатости дробленой руды. Решение этой задачи требует, в первую очередь, надежной системы контроля характеристик исследуемого объекта.

Процесс взрыва представляет переход объекта из одного состояния (неразрушенный массив) в другое (раздробленная горная масса) посредством приложения определенных управляющих воздействий. Для управления процессом такого рода необходимо достоверно оценить эти состояния объекта. Характеристиками указанных состояний массива могут служить функции распределения их свойств по пространственным координатам. Такие процессы можно представить как преобразование одних функций распределения в другие. Очевидно, что знание законов преобразования (операторов связи) открывает большие возможности для управления дроблением горных пород.

Установлено, что основным фактором разрушения при взрыве являются имеющиеся в массиве (статистически распределенные) ослабления, выраженные наличием непрочных заполнителей трещин и развитой микротрещиноватостью. Трещиноватость, способствующая разрушению при взрыве, характеризует устные ослабления массива, результатов чего является снижение удельной энергоемкости бурения. Оценка дробимости пород взрывом на основе использования показателей удельной энергоемкости бурения исходит, из прямого учета наиболее существенного признака пород – их сопротивляемости механическому разрушению, исключает ошибки, связанные с использованием корреляционных связей ряда промежуточных признаков и учитывает механические свойства и структуру выбуренного объема породы. Однако усредненный по массиву показатель удельной энергоемкости бурения не дает ясного представления о состоянии массива. Полная прочностная характеристика пород массива может быть получена как некоторая функциональная зависимость удельной энергоемкости бурения от пространственных координат. За единичный опыт в данном случае может быть принят показатель удельной энергоемкости бурения, характеризующий прочностные свойства определенного (координатами) объема пород. Верхняя часть взрываемого блока, нарушенная предыдущим взрывом (интенсивно трещиноватая), характеризуется довольно низкими, по сравнению с другими участками, показателями удельной энергоемкости бурения (0,3-0,4 кВт•ч/м). Размеры этой нарушенной зоны колеблются в значительных пределах и могут быть учтены параметрами БВР.

Применение комплекса погрузочно-транспортного оборудования непрерывного действия предъявляет особо жесткие требования к характеру и методам ведения буровзрывных работ, обеспечивающим необходимую кусковатость взорванной горной массы как в отношении гранулометрического состава, так и проработки подошвы уступа. Все эти обстоятельства комплексно учитываются энергетическими характеристиками работы экскаватора. Удельные затраты электроэнергии в определенной мере отражают состояние массива, энергетические затраты на разработку которого в зависимости от типа грунта показаны на рисунке 1.

Таким образом, основные факторы, наиболее существенно влияющие на выбор схемы КЗВ по методу статистического баланса и по весьма согласованному мнению экспертов представлены в строгой иерархической последовательности на рисунке 2, причем доля вклада, вносимая каждым значимым фактором в общую дисперсию поиска такова: генеральное направление трещиноватости, угол падения напластований, удельная трещиноватость массива, ширина развала взорванного массива, количество взрываемых рядов, максимальное количество одновременно взрываемого ВВ, акустическая жесткость, форма блока.