Стагурова О. В.
Кто может похвастаться тем, что смоделирует результаты проведения взрыва в условиях подземных работ? Как поведет себя горная масса в условиях замкнутого пространства, легко предсказать. Однако если мы хотим знать, какая получится фракция, как смешается руда, объем ее засорения породой или закладкой, определить выход негабарита? Каким образом взрыв может повлиять на смежные выработки?
Прогнозирование взрыва и его результатов является очень сложной задачей. Математически задача решается несколькими системами дифференциальных уравнений в частных производных второго порядка при наличии начальных и граничных условий. Аналитического решения не существует, его получают численными методами. Посчитать данную задачу вручную не представляется возможным. Выбор систем уравнений зависит от постановки задач, их определяют математики-прикладники. Практические ответы на решение данной сложнейшей задачи дали французские ученые-математики и программисты, разработавшие программное обеспечение I-Blast и использующие его последние 25 лет. Программное обеспечение выполняет моделирование взрыва в 4D (пространство и время), делает расчет работы взрыва, позволяя прогнозировать смещение горной массы, фракцию, выход и количество негабаритов, проработку стенок и подошвы выработки, сейсмическое воздействие. Программа применима как для открытых, так и для подземных горных работ. Разницы с точки зрения математики между открытыми и подземными горными работами нет, меняются лишь граничные и начальные условия в системе уравнений. Надо заметить, что аналогов данного программного обеспечения для подземных работ в мире просто не существует, так как программа в деталях учитывает все нюансы буровзрывных работ. Учитываются сечение выработки, конструкция заряда, расположение скважин, точка вруба, характеристики взрывчатых веществ, инициализация, замедления, физико-механические свойства горных пород.
Основные возможности ПО I-Blast Ultimate
Основные функциональные возможности программного обеспечения I-Blast Ultimate включают:
• сбор, хранение и анализ подробных данных о взрыве и централизованное формирование автоматических отчетов по всем объектам;
• хранение проектных и фактических данных в базе данных (БД), совместимой с SQL;
• возможность организации библиотеки (БД) взрывчатых веществ, средств взрывания и взрывчатых материалов в соответствии с номенклатурой, используемой на предприятии;
• разработку паспорта БВР (объем заряда в скважинах, коммутация, время замедлений, последовательность, объем взорванных пород);
• создание отчетов в пользовательском формате;
• печать проектов на бумаге в масштабе для размещения на стандартном листе;
• печать проекта конструкций зарядов для проекта на массовый взрыв;
• передачу данных проектирования на буровые станки через формат IREDES;
• импорт/экспорт данных для электронных детонаторов;
• расчет расстояния перемещения горной массы взрывом;
• моделирование фрагментации взорванных пород в пределах расчетных параметров БВР;
• моделирование перемещения и формы взорванной горной массы;
• вывод/ввод данных в форматах csv и dxf;
• создание изолиний последовательности инициации;
• оптимизацию последовательности инициации по различным критериям;
• вывод информации в воксельную модель;
• моделирование контура отбойки и проработки межскважинного пространства;
• данные телеметрии буровых станков могут быть использованы в части координат забоя и устья шпуров/скважин и после калибровки в части исходных данных по уточнению физико-механических свойств пород;
• возможность комбинирования параметров взрывных работ по различным критериям, таким как расположение шпуров и скважин в пространстве, очередность инициирования, типы взрывчатых веществ и т. д.;
• визуализацию блочной модели горного массива по типу материала и фрагментации в проектной отбойке;
• расчет стоимости буровзрывных работ на блоке.
Дополнительные возможности I-Blast Ultimate:
• полуавтоматическое размещение скважин/шпуров в выработке в соответствии с принятыми параметрами БВР на предприятии. Импорт данных БВР проектного взрыва;
• моделирование разубоживания и 4D-перемещения;
• использование измерения фрагментации, выполненного с помощью Portametrix или другого оборудования для калибровки результатов параметров моделирования;
• 2D-отображение геомеханических данных, полученных из журнала буровых станков, с последующим созданием по этим данным шаблона физико-механических свойств пород и 3D-отображение данных пород в модели.
Принцип работы I-Blast
На первом шаге в программном обеспечении создаются каталоги используемых взрывчатых веществ, зарядных материалов, конструкций зарядов шпуров и скважин, физико-механических характеристик литологических разностей.
На втором шаге формируется проект на взрыв:
• создание или импорт шпуров/скважин;
• заряжание скважин;
• создание или импорт последовательности инициирования;
• задание граничных условий в виде каркасов фактических выработок;
• присвоение физико-механических свойств массиву.
На третьем шаге создается модель 4D с заданными параметрами. Модель вычисляет размеры и начальные скорости разлета кусков горной массы, сдвижение породы и руды.
Результаты расчетов должны калиброваться реальными данными масштабных ортофотоснимков по гранулометрическому составу.
В результате выполнения расчета создается блочная модель смещенной горной массы.
Преимуществами программного обеспечения являются снижение потерь и разубоживания, соблюдение проектных параметров сечения выработок, снижение негабаритов, улучшение проработки горной массы, снижение сейсмического воздействия. В производственных условиях возможно проводить моделирование с учетом ввода исходных данных, подбора параметров взрыва в приемлемое время 5–6 ч. (для воксельной модели размером дискретной единицы 0,25 м). Благодаря использованию I-Blast Ultimate возможно повысить безопасность горных работ, так как выполняется расчет расстоя-ний выброса. По желанию инженера выполняется поиск наилучшего варианта БВР с учетом всего набора параметров, в итоге достигается взрывание нужного качества с меньшими эксплуатационными затратами. На открытых горных работах за счет объемных параметров экономический эффект кратно превышает стоимость программного продукта, система окупается в первые месяцы использования. На подземных работах подобные расчеты пока не проводились, предстоит работа по оценке экономического эффекта.
В РФ получен первый опыт использования программного обеспечения I-Blast Ultimate на подземных горных работах для выполнения проектных работ крупного подземного месторождения. Результаты расчетов в I-Blast Ultimate позволили оптимизировать проектные показатели буровзрывных работ, наглядно продемонстрировать разницу поведения массива и сейсмическое воздействие при различных условиях.
