Разработка специального математического и алгоритмического обеспечения системы прогнозирования результатов взрывного разрушения горных пород на карьерах

• Автор: Кабелко, Сергей Геннадьевич
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Белгород
• Количество страниц: 144 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. Проблема прогнозирования результатов взрывного разрушения горных пород на карьерах. Анализ современного состояния и постановка задач исследования
1.1. Прогнозирование результатов взрывного разрушения горных пород, при управлении процессами добычи руды открытым способом

1.2.Математические модели и алгоритмы прогноза

1.3.Реализация алгоритмов прогноза

1.4. Задачи исследования

Глава 2. Разработка математических основ системы прогнозирования результатов взрывного разрушения горных пород на карьерах
2.1. Математические основы прогноза начального этапа взрывного разрушения породного массива
2.2. Математические основы прогноза дезинтеграции разрушенной части породного массива
2.3. Математические основы прогноза перемещения дезинтегрированного материала и формирования его развала
2.4. Основные результаты и выводы главы
Глава 3. Разработка алгоритмического обеспечения системы
прогнозирования результатов взрывного разрушения горных пород на карьерах
3.1. Методика прогнозирования и необходимые для ее реализации исходные данные
3.2. Алгоритмы прогноза начальной стадии взрывного разрушения породного массива
3.3. Алгоритм прогноза дезинтеграции разрушенной части
породного массива
3.4. Алгоритм прогноза перемещения дезинтегрированного
материала и формирования его развала
3.5. Методика прогноза результатов промышленных взрывов на карьерах на основе моделирования процесса взрывного разрушения
3.6. Основные результаты и выводы главы
Глава 4. Программная реализация и апробация разработанных алгоритмов
4.1. Архитектура программного обеспечения и реализация
интерфейса
4.2. Апробация работоспособности программной реализации
разработанного математического и алгоритмического обеспечения
4.3. Основные результаты и выводы главы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗАВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Сделан обзор основных методов прогнозирования распределения компонентов во взорванной горной массе, существующих математических моделей и программного обеспечения прогноза результатов взрывного разрушения. На основании проведенного анализа сформулированы конкретные задачи диссертационного исследования, решение которых позволяет достичь основной цели работы. Глава 2. В данной главе разработаны математические основы расчётов распределения потенциалов и начальных скоростей породного массива, дезинтеграции разрушенной части и его перемещения но баллистической траектории с формированием развала. На начальном этапе распределение потенциального поля скоростей (ПС) ф породного массива при взрывном разрушении от скважинных зарядов предлагается определять из уравнения Лапласа для многосвязной области решением задачи Дирихле с постановкой граничных условий. Найдена интегральная зависимость для определения Г1ПС на границе с разрушенной областью от взрыва предыдущих скважин. Получены зависимости для определения ППС в скважинах. Предложен критерий разрушения массива горных пород в зависимости от начального поля скоростей и положения элементарных объёмов породного массива в буровзрывном блоке. При дезинтеграции разрушенной части и перемещении материала но баллистической траектории предложены зависимости перемещения материала в каждом элементарном объёме и перераспределение скоростей. Характеристики разрушенной среды в элементарных объёмах при перемещении материала предложено пересчитывать методом средневзвешенного. Глава 3. В третьей главе разработаны алгоритмы моделирования взрывного разрушения породного массива от скважинных зарядов при использовании схем многорядного короткозамедленного взрывания с применением технологий параллельного программирования центральных (СРи) и графических (ОРи) процессоров. Разработаны методики прогноза результатов промышленных взрывов на дробление в виде поверхности развала, картограмм, планов и разрезов на основе обработки информации результирующей блочной модели после взрыва. При этом в зависимости от параметров экскавации осуществляется расчёт объёмов горной массы и распределения в ней полезных компонентов по заходкам экскаватора. Глава 4. В четвёртой главе разработана архитектура программного обеспечения системы прогнозирования результатов взрывного разрушения, описан интерфейс с пользователем и представлены результаты вычислительных экспериментов с оценкой адекватности разработанных математических моделей и алгоритмов. ГЛАВА 1. ПРОБЛЕМА ПРОГНОЗИРОВАНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ВЗРЫВНОГО РАЗРУШЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД НА КАРЬЕРАХ. В настоящее время и на обозримую перспективу основным способом разрушения скального массива при открытой разработке месторождений полезных ископаемых, в том числе рудных, является буровзрывной. Применение взрывного разрушения пород на карьерах, разрабатывающих рудные месторождения, влечет за собой проблему оценки качества полезного ископаемого в образованном после взрыва развале горной массы. Суть ее заключается в том, что установленное по данным опробования буровзрывных скважин распределение в массиве компонентов, регламентирующих качество полезного ископаемого, не адекватно их распределению в развале разрушенных взрывом пород. Следствием этого являются погрешности оперативного планирования добычи руд и их внутри карьерного усреднения, что приводит к потере полезных компонентов в процессе обогащения добытых руд. Взрывное разрушение горных пород - дорогостоящий технологический процесс. Основной путь сокращения этих затрат - оптимизация удельного расхода ВВ за счет уменьшения доли энергии взрыва на бесполезную работу по перемещению взорванной горной массы. При этом качественное дробление пород и рудных тел должно обеспечивать максимальную производительность горного, транспортного и дробильного оборудования. Прогнозирование размеров отдельности в развале при взрывном разрушении горного массива позволяет находить оптимальные схемы взрывания для заданных параметров дробления, предупреждать появление негабаритов.