Введение к работе
Актуальность работы. Среди актуальных народнохозяйственных проблем всегда стояла проблема рационального и комплексного использования недр. К основным направлениям решения этой проблемы можно отнести создание систем управления качеством руд с использованием рентгенорадио-метри'ческих способов опробования руд в забое, транспортных емкостях и технологий сортировки и предконцентрации
РУД-
Управление качеством лри добыче является традиционной задачей горнодобывающих отраслей, однако ее 'конкретное содержание и способы разрешения существенно менялись во времени и применительно к тем или иным условиям. В последние десятилетия в цветной металлургии проблема качества добываемых руд приобрела особую остроту, что обусловлено целым рядом причин: спецификой месторождений цветных металлов (индивидуальность каждого объекта, низкие содержания полезных компонентов, сложность фазового состава и др.), общим ухудшением качественных характеристик руд, все возрастающей глубиной карьеров и рудников, ужесточением требований ото охране окружающей среды и др.
Проблема управления качеством руд является многопрофильной. Сложились известные научные направления ее решения, «как-то: усреднение руд; геолого-маркшейдерское обеспечение управления качеством руд; геолого-технологическое картирование руд; рудоподготовка (дробление, грохочение, порционная сортировка и сепарация руд). Практика внедрения отдельных элементов управления качеством руд показала, что ожидаемые результаты не достигаются, так как не рассматриваются в комплексе и остаются неизменными технологические процессы разведки, планирования горных работ, добычи, транспортировки и обогащения.
Кроме того, многими учеными, занимающимися исследованиями по отдельным направлениям проблемы управления качеством руд, неоднократно отмечалось, что отсутствие информационной базы отрицательно влияет на эффективность управления качеством руд.
Очевидно, что многофакторность связей в дани «месторождение— добыча — обогащение» требует поиска комплексного подхода к данной шроблеме в сквозной технологической цепи «недра — рудник (карьер)—склады — отвалы — ОФ» с корректировкой сложившихся принципов и методологии изучения природных объектов и создания информационных технологий управления качеством руд на базе современных автоматизированных технических средств опробования, контроля качеством руд; новых технологий сортировки и тредкон-центрации (сепарации) руд и компьютерных технологий.
Целью управления качеством руд является рациональное и комплексное экологически безопасное использование недр в сквозной технологической цепи «недра — рудник (карьер) — склады — отвалы — ОФ».
Основополагающим направлением рационального использования недр являлось определение нормативных показателей полноты и качества извлечения полезного ископаемого из недр, которое не теряет актуальности и в условиях рыночной экономики. Многообразие геологических условий разработки месторождений цветных ^металлов, различные способы и системы разработки, способы выемки, обогащения и переработки в совокупности влияют на выбор метода нормирования этих показателей.
За последние десятилетия накоплен огромный опыт применения различных методов определения нормативных величин потерь и разубоживания руды при открытой и подземной разработке месторождений цветных металлов, обобщение и анализ которого позволили установить отсутствие системного методического подхода к определению нормативов потерь и разубоживания руды с учетом разведанности и сложности геологического строения участков месторождения в режиме управления качеством руд. Современные электронно-вычислительные средства позволяют реализовать такой подход.
Целью работы является разработка методологических основ системы информационных технологий управления качеством руд на базе геометризации месторождений в рамках комплексного методологического подхода к созданию систем управления качеством руд (СУКР) в сквозной технологической цепи «недра — рудник (карьер)—склады — отвалы—ОФ».
Основная идея работы заключается в создании информационных технологий управления качеством руд на стадиях детальной и эксплуатационной разведки и при планировании горных работ на основе построения моделей оптимизации: параметров сети детальной и эксплуатационной разведки, нормативов потерь и разубоживания руды при добыче — и многофакторной геометризации участков месторождения,
позволяющих с наибольшей достоверностью произвести районирование месторождения для управления качеством руд в недрах.
Основные научные полжения, защищаемые автором:
-
Комплексный методологический подход к созданию систем управления качествам руд в сквозной технологической цепи «недра — рудник ('карьер)—склады — отвалы — ОФ». Впервые управление качеством руд рассматривается как сложная система — «объект-f процесс» и с позиции упрапле-ния информацией.
-
Методологические основы создания системы информационных технологий управления качеством руд, базирующиеся на многофакторной геометризации участков месторождения, выполняемой на различных стадиях освоения месторождения.
-
Методика создания информационных тенологий детальной разведки для управления качеством руд на основе построения геолого-экономической модели оптимизации параметров сети детальной разведки с использованием теории исследования операций, теории игр.
-
Методика создания информационных технологий эксплуатационной разведки для управления '.качеством руд на основе построения геолого-математической модели оптимизации параметров сети эксплуатационной разведки, учитывающей морфологический тип месторождения и способ его разработки, и прогнозной модели оценки сложности участков месторождения с совместным использованием методов множественного регрессионного и факторного анализа.
-
Методика создания информационных технологий .управления качеством руд при планировании горных работ на основе построения геолого-горно-эконамической модели оптимизации нормативов потерь и разубоживания руды, учитывающей морфологический тип месторождения, способ его разработки, сложность и разведанность участков месторождения с использованием математической статистики, теории информации, .множественного регрессионного анализа.
Научная новизна результатов работы заключается в следующем:
-
Разработан новый методологический подход к созданию систем управления качеством руд в сквозной технологической цепи «недра — рудник (карьер)—склады — отвалы — ОФ»; определены его общие принципы, положения и структура; дано определение сложной системе управления качеством руд — «обЪеКТ+ Пр0ЦеСС».
-
Впервые разработаны методологические основы создания системы информационных технологий управления качеством руд, базирующиеся на многофакторной геометриза-
ции месторождения: введено понятие «информационные технологи управления -качеством руд»; определены структура задач и методик создания информационных технологий управления качеством руд с использованием компьютерных технологий и условия эффективного применения системы управления качеством руд на основе комплексной информационной оценки; разработаны структура информационной базы данных и математическое обеспечение системы информационных технологий управлениякачеством руд, представляющее собой совокупность математических моделей процессов и алгоритмов, реализованных в программах.
-
Разработан теоретико-игровой метод оптимизации параметров сети детальной разведки на основе геометризации участков месторождения, определена область его применения.
-
Разработаны: теоретические основы оптимизации параметров сети эксплуатационной разведки (определены общие положения, принципы, понятия, структура задач и условия оптимальности); комплексная методика оптимизации параметров сети эксплуатационной разведки на основе геоіметри-зации участков месторождения с учетом морфологического типа месторождения, способа его разработки и сложности участков месторождения; прогнозная модель оценки сложности участков 'Месторождения с совместным использованием множественного регрессионного и факторного анализа.
-
Предложен экономический критерий для оценки достоверности информации эксплуатационной разведки, который охватывает все стороны сквозной технологической цепи «разведка — добыча — обогащение — металлургический предел» и ориентирован на получение товарного продукта—«металла, что отвечает современным условиям рыночной экономики.
-
Впервые разработана классификация применения комплексной методики оптимизации параметров сети эксплуатационной разведки на основе четырех классификационных признаков: ведущего геологического фактора, морфологического типа месторождения, сложности структурного признака, возможности построения прогнозной -модели оценки сложности участков месторождения.
-
Установлены следующие общие методические положения при определении оптимальных параметров сети эксплуатационной разведки:
ведущим геологическим фактором является морфология рудных тел;
набор и количество геологических признаков, характеризующих морфологию контура рудных тел, зависят от конкретных условий -месторождения;
стандартизированное значение погрешности оконтурива-ния рудных тел на участке, подлежащем разведке, является
одинаковым,, для любых параметров разведочной сети и служит относительной оценкой его сложности;
в качестве критерия выбора оптимального варианта разведочной сети .принимается допустимая погрешность оконту-ривания рудных тел;
оптимальные параметры сети определяются с использованием установленной зависимости суммарной величины ущерба, слагающегося из отрицательных экономических последствий погрешности оконтурнвання и затрат на эксплуатационную разведку, от относительной оценки сложности участка месторождения при различных параметрах сети;
для жильных месторождений важным параметром разведочной сети является оптимальная величина интервала опробования, обоснование которой производится различными методами в зависимости от условий месторождения.
8. Определены общие принципы, положения И 'ПОНЯТИЯ технико-экономического обоснования нормативов потерь и разубоживания руды при добыче в режиме управления качеством руд в сквозной технологической цепи «недра — рудник .(карьер)—склады — отвалы — ОФ», разработана методика определения оптимальных нормативов потерь и разубоживания руды при открытой и подземной разработке месторождений разных морфологических типов с учетом их сложности и разведанности.
Методы исследований. Разработка комплексного методологического подхода к созданию' систем управления качеством руд, а именно: 1) методологических основ создания системы информационных технологий управления качеством руд; 2) геолого-экономической модели оптимизации параметров сети детальной разведки в виде статистической игры; 3) геолого-экономической модели оптимизации параметров сети эксплуатационной разведки и прогнозной модели оценки сложности участков месторождения; 4) геолого-горно-экономической модели оптимизации нормативов потерь и разубоживания руды при добыче — потребовала привлечения следующих методов исследования:
теории общих систем, теории управления, теории исследования операций, теории принятия статистических решений, многофакторной геометризации месторождения для разработки п. 1;
теории исследования операций, теории игр, теории информации, математической статистики, детально-разведочной геометризации и технико-экономического анализа для разработки п. 2;
теории исследования операций, теории информации, множественного регрессионного и факторного анализа, эксплуатационной геометрнзации и технико-экономического анализа для разработки п. 3;
теории исследования операций, теории информации, математической статистики, множественного регрессионного анализа, геометризации выемочных единиц и технико-экономического анализа для разработки п. 4;
анализа состояния проблемы управления качеством руд, обобщения и систематизации научных исследований по различным направлениям;
анализа и оценки применения математических методов и ЭВМ для создания информационных технологий управления качеством руд;
анализа состояния эксплуатационной разведки в цветной металлургии;
анализа состояния вопроса нормирования потерь и разубоживания руды при открытой и подземной разработке месторождений цветных металлов;
опытно-промышленной шроверки и апробации результатов исследований на горнодобывающих предприятиях цветной металлургии.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, сформулированных в работе, подтверждаются:
'Комплексным характером работы, включающей: анализ, оценку и обобщение опыта внедрения отдельных элементов СУКР; теоретические, экспериментальные исследования и апробацию в производственных условиях как на отдельных горнодобывающих предприятиях, так и в отраслевом масштабе;
результатами анкетного обследования горнодобывающих предприятий цветной металлургии;
сходимостью результатов выполненных исследований с данными, полученными другими методами, проведенной оценкой точности результатов, исследованием статистических данных на уровне отрасли;
апробацией разработанного комплексного методологического подхода к созданию СУКР и методик в академических, проектных, исследовательских и производственных организациях;
практическим использованием горными предприятиями цветной металлургии методических разработок, пособий, рекомендаций и инструкций частного и отраслевого характера, разработанных под руководством и при непосредственном участии автора;
экономической эффективностью, достигнутой при внедрении результатов исследований в производство и при проектировании горных предприятий цветной металлургии.
Научное значение работы состоит в создании информа-ционых технологий эффективной системы управления качеством руд в сквозной технологической цепи «недра—руд-
ник (карьер)—склады — отвалы —ОФ» на основе геометризации участков месторождения и оптимизации: параметров сети детальной и эксплуатационной разведки; нормативов потерь и разубоживания руды при добыче в зависимости от морфологического типа месторождения, способов его разработки и сложности—для рационального, коїмплексного и экологически безопасного использования недр.
Практическая ценность работы. Разработанные научные основы и методы создания информационных технологий управления качеством руд обеспечивают полной и достоверной информацией рациональное и комплексное использование недр и шозволягот решить широкий круг практических задач для отрасли и определить: первоочередные объекты для создания СУКР; оптимальные параметры сети детальной разведки для локального проектирования горных работ действующих горнодобывающих предприятий; оптимальные параметры сети эксплуатационной разведки месторождений разных морфологических типов при подземном и открытом способах разработки; оптимальные показатели полноты н качества извлечения полезного ископаемого из недр с учетом автоматизированных технических средств экспрессного опробования и контроля качества руд в забое, транспортных емкостях, а также технологии сортировки и предконцептрации руд.
'Внедрены следующие результаты работы:
комплексная отраслевая программа научно-иследователь-еких, лроектно-консгрукторских работ по созданию СУКР на базовых объектах (Жезкентский ГОК) с внедрением отдельных элементов;
метод оптимизации -параметров сети детальной разведки и рекомендации для Алтын-Топканского, Гайского и Заполярного месторождений;
отраслевые методические положення по разработке нормативов эксплуатационной разведки месторождений цветных металлов;
временное методическое руководство при разработке нормативов эксплуатационной разведки для свшщово-цинковых месторождений;
методические пособия и рекомендации по определению оптимальных параметров сети и нормативов эксплуатационной разведки для Ждановского, Зареченского, Карагайлин-ского, Алтын-Топканского, Акжальского, Ново-Золотушин-ского, Текелийского, Жайремского, Николаевского, Риддер-Сокольного, Орловского (колчеданно-полнметалического), ВостО'К-2, Миргалимсайского, Кварцитовая Сопка, Зырянов-ского, Греховского, Тишинского, Тырныаузского, Джижикрут-ского, Сорского, Жирекенокого, Инкурского, Орловского
(редкометалльного), Спокойнинского, Смирновского и Южного месторождений с пакетом программ для ЭВМ;
методические пособия по нормированию потерь и разу-боживания руды при открытой разработке Ждановского и Коунрадского месторождений и подземной разработке месторождений: Заполярное, 'Семилетка, Котсельваара с пакетом программ для ЭВМ.
Результаты исследований использованы при проведении работ ло программе «Экологическая безопасность РФ».
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы и результаты исследований докладывались на Всесоюзной научной конференции «Организация и управление горным производством» (Москва, 1978 г.); Всесоюзном научно-техническом семинаре «Пути повышения эффективности маркшейдерских работ при разведке и эксплуатации месторождений цветных металлов (Москва, 1978 г.); Всесоюзной школе «Опыт теологического обслуживания горнодобывающих предприятий при разработке тонкожильных месторождений (г. Пласт, 1978 г.); 17 Международном симпозиуме «АРСОМ-80» «Применение ЭВМ и математических методов в горных отраслях промышленности» (Москва, 1981 г.); Всесоюзных научно-технических конференциях «Задачи геологических и маркшейдерских служб предприятий цветной металлургии» (Москва, 1981 г., 1986 г.); Всесоюзной научно-практической конференции «Проблемы развития научного и технического творчества трудящихся» (Тбилиси, 1988 г.); VII Международном конгрессе по маркшейдерскому делу (Ленинград, 1988 г.); семинаре «Разработка и внедрение систем управления качеством руд» (г. Зыряновск, 1989 г.); Всесоюзных конференциях по рудоподготовке і (Черноголовка, 1988 т., Фрунзе, 1990 г.); объединенном -совещании геологов и маркшейдеров черной и цветной металлургии (г. Кривой Рог, 1990 г.); «Первых Ершовсжих чтениях по проблемам горнопромышленной теологии» (Москва, 1990 г.); Всесоюзном научно-техническом симпозиуме (Москва, 1991 г.); Всесоюзном совещании «Состояние геолого-геофизнческого обслуживания горнорудных предприятий различных отраслей народного хозяйства в условиях перехода к рыночньвм отношениям» (Ленинград, 1991 г.); научно-технических советах Гипроцветмета, ВИОГЕМа и Мшщветмета СССР; горнодобывающих предприятиях цветной металлургии; СП «Эрдэ-нэт» (Монголия); демонстрировались на ВДНХ (Москва,
і?"82'т.);і'' ;;;:;':'' , ;; ';, :;; ', " ;''„
/.Публикации. Подтеме диссертации^опубликовано 30 работ, в .том, ;чйсле 'одно; авторское /свидетель сгво., . і .-Объем.работы.Диссерт.аЦионнаягработа состоит из введе-ция.'^.гдав, заключения,; списка, і литературы, ,из/$наимено-
ваний, содержит страниц машинописного тез&та, У/. . ри-
сунков и 7х таблиц.
Автор выражает искреннюю признательность профессорам В. Н. Попову и В. А. Букринскому за ценные консультации и многолетнюю помощь и внимание « работе. Автор также благодарит зам. директора по научной работе института «Ги-процветмет» Р. И. Семигина за поддержку при подготовке диссертации, главных специалистов 'комитета цветной металлургии за поддержку тематики исследований, геолого-маркшейдерские службы горнодобывающих предприятий и сотрудников лаборатории систем управления качеством руд за <помощь при проведении исследований.
