Оперативное управление добычей руды

Рассмотрим процедуру оперативного управления добычей руды для условий сплошной и камерно-столбовой систем разра­ботки мощных пологих залежей руд цветных металлов с ис­пользованием самоходного оборудования.

Основная цель оперативного контроля - определение момен­тов выработки управляющих воздействий. Обозначим через значения, которые принимает управляе­мый фактор (объем добычи в нарастающем итоге из i-го блока) в течение текущего месяца, состоящего из Т суток. Предположим, что месячный план по добыче руды для этого блока равен d_iT, а минимально допустимая - граничная на­дежность (вероятность) выполнения этого плана равна рi. Вначале рi определяется эвристически, с учетом конкретных условий и резервирования производственной мощности по добы­че руды в i-м блоке, осуществленного на этапе текущего плани­рования. Тогда, минимально допустимый объем добычи руды за t cуток с учетом нормального распределения можно опреде­лить по формуле

(9)

где оценка математического ожидания объема добычи из i-ro блока за оставшийся до конца месяца период времени (Т-t); т.е оценка его производственных возможностей за ука­занный период; - оценка среднего квадратического откло­нения объема добычи из i-ro блока за оставшийся до конца ме­сяца период времени (Т-t); arg Ф-функция, обратная функ­ции нормального распределения.

Предположим, что используемые оценки могут быть получе­ны путем статистического анализа информации, характеризую­щей процесс добычи в i-м блоке.

Применяя соотношения типа (9), можно не только определить все значения g_it (t= 1, 2...,Т), но и установить аналогичные границы для значений других управляемых фак­торов - объемов добычи руды из очистных блоков и количества металлов всех видов в руде, добытой по руднику в целом.

Если в процессе реализации месячных планов значение ка­кого-либо управляемого фактора окажется меньше установлен­ного граничного уровня, то, следовательно, и надежность выпол­нения месячного плана по данному фактору будет ниже мини­мально допустимой.

Указанный подход к осуществлению оперативного контроля позволяет реализовать процедуру оперативного управления добычей руды по уровню надежности выполнения месячных планов.

Исходными данными для осуществления процедуры опера­тивного управления являются месячные планы по добыче руды из очистных блоков d_it (i=l, 2, ..., n) и количеству металла каждого вида в руде, добытой по руднику в целом, М_sТ (s=1, 2..., S), а также плановая расстановка бурового, погру­зочного и доставочного оборудования по блокам. На основе данных о распределении машин определяют производственные возможности каждого очистного блока по добыче руды в теку­щем месяце с учетом производительности доставочного , погрузочного и бурового оборудования. Затем рассчи­тывают производственные возможности рудника по выполнению месячных планов по количеству металла каждого вида в руде с учетом производительности доставочного , погрузочного и бурового оборудования:

(10)

при s={1,2, …,S}; j={1,2, 3},

где - среднее содержание металла s-гo вида в руде i-го блока; S - число видов металла; n - число блоков, запланиро­ванных к отработке в текущем месяце; Js - коэффициент извле­чения металла s-го вида.

Принимая последовательно производственные возможности i-го очистного блока по добыче руды равными производствен­ным возможностям этого блока по доставочному, погрузочному и буровому оборудованию, устанавливают по соотношению типа (9) для значений управляемого фактора (добыча руды из i-го очистного блока) границы g_1it, g_2it и g_3it (t=1, 2, ...,Т) соответственно (рис.3). Границы определяют для всех , i=1,2,…n.

Рис..3. Комплекс границ g_jit (j=1, 2, 3), устанавливаемых для значений управляемого фактора:

- объем добычи руды из i-го очистного блока (условно принято )

Аналогично, исходя из производственных возмож­ностей рудника по доставочному, погрузочному и буровому оборудованию, устанавливают границы g_1st, g_2st и g_3st для зна­чений управляемых факторов M_st (добыча металла s-гo вида по руднику в целом).

Выход значения управляемого фактора за соответствующую границу определяет вид самоходного оборудования, расстановка которого не обеспечивает надежного выполнения месячного пла­на по данному фактору.

Таким образом, в зависимости от положения значений управ­ляемых факторов относительно соответствующих комплексов границ устанавливается необходимость принятия решений. По­ложение значения управляемого фактора относительно отдель­ных границ характеризует сущность принимаемого решения.

Если установлена необходимость регулирования производст­венного процесса, го в соответствии с процедурой оперативного управления первоначально рассчитывают необходимое число самоходного оборудования в очистных блоках и анализируют возможность его обеспечения за счет перераспределения. В случае, когда перераспределение в силу сложившейся произ­водственной ситуации невозможно, задания по добыче руды в очистных блоках корректируют с целью обеспечения надежного выполнения месячных планов при существующей расстановке оборудования.

Если производственная ситуация позволяет полностью или, по крайней мере, частично обеспечить требуемое число само­ходного оборудования в блоках, то оборудование того или ино­го вида перераспределяют. Затем при частичном обеспечении корректируют задания по добыче руды в очистных блоках.

После принятия решения о перестановке оборудования и (или) корректировке заданий пересчитывают комплексы границ, установленных для значений управляемых факторов на период времени, оставшийся до конца месяца.

Процедура контроля по уровню надежности выполнения месячных планов и выработки управляющих воздействий при снижении надежности ниже установленного уровня осуществля­ется до конца планируемого периода (например месяца).

Управляющие воздействия разрабатывают с использованием типовых вероятностных моделей оперативного планирования.

Перераспределение оборудования необходимо проводить так, чтобы суммарные затраты времени на перестановку и возможные экономические потери вследствие отклонений от оптимальной структуры плана были минимальными. Указанные потери могут возникнуть вследствие изменения производственных возмож­ностей блоков. Поэтому в модели перераспределения выбран критерий «суммарные отклонения от первоначального числа самоходного оборудования в очистных блоках»:

(11)

где i - индекс очистного блока, i=l, 2, ..., n; j - индекс вида самоходного оборудования, j=1, 2, 3 (1 - доставочное, 2 - по­грузочное, 3 - буровое); x_ij - плановое число самоходного обо­рудования j-го вида в i - м очистном блоке; y_ij - оптимизируемая переменная - требуемое число самоходного оборудования j-го вида в i-м очистном блоке.

В математической модели перераспределения самоходного оборудования приняты следующие ограничения.

1. По выполнению месячных планов по добыче руды из очи­стных блоков и количеству металла каждого вида в руде, добытой по руднику в целом, с требуемой надежностью:

(12)

(13)

где - суточная производительность единицы самоходного оборудования j-го вида в i-м очистном блоке (для j= 3, в перес­чете на тонны взорванной рудной массы); Pi - требуемая надежность выполнения месячного плана по добыче руды в i-м очистном блоке; - математическое ожидание величины -среднее содержание металла s-го вида в руде i-го очистно­го блока; - количество руды, которое необходимо до­быть в i-м очистном блоке за оставшийся период времени Т-t для выполнения месячного плана; - количество ме­талла s-гo вида, необходимое для выполнения месячного плана за оставшийся период времени Т-t; P_s - требуемая надежность выполнения плана по количеству металла s-гo вида по руднику в целом.

2.По возможностям очистных блоков по числу одновременно работающего в них самоходного оборудования:

(14)

где - максимальное число самоходного оборудования j-го вида, которое может работать в i-м очистном блоке.

3. По общему числу самоходного оборудования на руднике

(15)

где - общее число самоходного оборудования j-го вида на руднике.

Корректировку заданий необходимо проводить таким образом, чтобы обеспечить надежное выполнение месячных планов по выбранным управляемым факторам и календарного плана горных работ. Поэтому в модели корректировки выбран крите­рий «суммарные отклонения от первоначальных (оптимальных) месячных планов по добыче руды из очистных блоков»

(16)

где - оптимизируемая переменная - скорректированный план по добыче руды из i-гo очистного блока на оставшийся до конца месяца период времени T-t.

В математической модели корректировки заданий приняты следующие ограничения:

1) по выполнению месячного плана рудника по добыче руды

(17)

2) по выполнению месячных планов по добыче руды из очи­стных блоков и количеству металла каждого вида в руде, добы­той по руднику в целом, с требуемой надежностью

(18)

(19)

где - производственные возможности i-гo очистного блока в период времени Т-t (соответствует производственной мощности i-го очистного блока по тому виду самоходного обо­рудования, комплекс которого имеет минимальную эксплуатаци­онную производительность);

3) по содержанию металлов в руде

(20)

где - минимально допустимый уровень содержания метал­ла s-гo вида в руде, добытой по руднику в целом, с учетом разубоживания (определяется требованиями обогатительных фабрик); - математическое ожидание величины ; - коэффициент, отражающий допустимое превышение содер­жания металла s-гo вида в руде по сравнению со средним содер­жанием металла ;

4) по затратам на добычу руды по руднику

(21)

где с_i -затраты на добычу руды в i-м очистном блоке, руб/т; - предельно допустимые затраты на добычу руды по рудни­ку в целом за период времени, оставшийся до конца месяца, руб.

Для определения скорректированных суточных заданий по добыче руды из очистных блоков необходимо разделить опти­мальные значения величин - полученные на основе модели (16) -(21), на число суток, оставшихся до конца текущего месяца.