Моделирование процесса выпуска на руднике «Северный» АО «КОЛЬСКАЯ ГМК»

О проекте

  • Моделирование процесса выпуска на руднике «Северный» АО «КОЛЬСКАЯ ГМК»
  • АО «Кольская ГМК»
  • Горнодобывающая промышленность
  • 2016 год

Моделирование процесса выпуска на руднике «Северный» АО «КОЛЬСКАЯ ГМК»

Акционерное общество «Кольская горно-металлургическая компания» (АО «Кольская ГМК») – дочернее предприятие ПАО «ГМК «Норильский никель» — ведущий производственный комплекс Мурманской области, представляет собой единое горно-металлургическое производство по добыче сульфидных медно-никелевых руд и производству цветных металлов.

Компания «МЦД» выполнила для рудника «Северный» АО «Кольская ГМК» серию расчетов с целью исследования процесса выпуска руды при системе с подэтажным обрушением со сплошным одностадийным порядком отработки запасов и торцевым выпуском руды путем применения численных методов моделирования сыпучих сред с подбором оптимальной конструкций вееров скважин.

Задачами данного расчета были:

  • Обработка экспериментальных данных и расчеты параметров взаимодействия между частицами руды,
  • Выполнение расчетов взаимодействия горной массы для 2-х вариантов конструкции вееров скважин,
  • Определение влияния опережения между соседними буро-доставочными штреками (БДШ) и буро-доставочными ортами (БДО),
  • Определение эффективности разгрузки вееров лежачего бока через нижние подэтажи,
  • Оценка эффективности прямой выработки вееров, расположенных на висячем боку,
  • Оценка эффективности конструкций взрывного веера скважин.
Схема выработки рудника «Северный» с использованием конструкции вееров №1
Рисунок 1. Схема выработки рудника «Северный» с использованием конструкции вееров №1

При проведении расчета за полную отгрузку принималась выгрузка 100% объема веера, частичные отгрузки производились в соответствии с указанной долей объема веера.

Подготовка геометрической модели для каждого варианта конструкции вееров производилась на базе эскизов и на основании предоставленных Заказчиком 3D-моделей рудника «Северный». Подготовка 3D моделей для расчета проводилась в среде геометрического моделирования Ansys SpaceClaim

Операции подготовки 3d моделей включают в себя:

  • Импорт модели, выполненной в программных продуктах компании Autodesk, из формата .dwg в программный пакет Ansys SpaceClaim, для дальнейшей обработки.
  • Создание пакета упрощенных моделей для решения поставленных задач и сужения области расчета
  • Экспорт моделей в формате .stl для работы в программном пакете Rocky DEM.

Для получения адекватной модели выпуска руды, необходимо обеспечить калибровку параметров трения частиц сыпучего материала, которые оказывает непосредственное влияние на реологию частиц руды. Калибровка проводилась в формате двухступенчатого моделирования: первым шагом проводилась калибровка параметров на основании предоставленных данных по углу откоса, следом, осуществлялась проверка полученных данных на базе натурного эксперимента по углу начала ссыпания породы из кузова погрузчика.

Калибровка коэффициентов статического и динамического трения и параметров адгезии проводилась на основании экспериментов по определению угла откоса рассматриваемой породы, проведенных заказчиком.

Численный эксперимент для подбора угла естественного откоса заключается в моделировании заполнения частицами трубы, установленной на плоской поверхности (столе), поднятия трубы на определенное расстояние до полной выгрузки частиц с образованием находящейся в уравновешенном состоянии горки, замера угла откоса средствами Rocky DEM.

На основании выполненной серии численных калибровочных расчетов были подобраны коэффициенты взаимодействия.

Результаты калибровки вышеуказанных коэффициентов трения подтверждались моделью разгрузки погрузчика: калибровка проводилась по углу наклона кузова в момент начала ссыпания. Для подтверждения данных так же был создан проект в Ansys Workbench, позволяющий провести серию численных экспериментов и подобрать угол наклона кузова погрузчика в момент начала ссыпания породы.

Полученные результаты сошлись с натурным экспериментом, что подтверждает правильный выбор необходимых параметров взаимодействия.

Исходя из возможностей программного обеспечения, форма частицы принималась за многогранник, что обеспечивает более реалистичный расчет взаимодействия породы при ведении горных работ, чем при использовании частиц сферической формы. Частицы взорванной породы близки к многогранной форме с острыми краями.

Специалистами «МЦД» было выполнено сравнение суженной и классической конструкций веера (конструкции вееров №1 и №2 соответственно) для применения на руднике «Северный». С этой целью было выполнено определение влияния опережения между соседними БДШ; определение эффективность разгрузки БДШ на нижний подэтаж; определение эффективности общей выработки лежащих вееров; определение эффективности отбойки с применением чередования подготовки на смежных подэтажах.

Моделирование процесса выпуска на руднике «Северный» АО «КОЛЬСКАЯ ГМК»
Рисунок 2. Положение пустой породы и руды в момент, соответствующий состоянию после выгрузки 90% веера для конструкции вееров №1 и №2

На основании полученных экспериментальных данных были проведены расчеты параметров взаимодействия между материалами горной массы, за счет чего найдены необходимые для моделирования параметры реологии и фрикционные характеристики.

Полученные в ходе моделирования количественные и качественные результаты позволили оценить протекание процесса выпуска руды в поставленных задачах.

Исходя из проведенного моделирования, был сделан вывод, что веер классической конструкции (соответствует конструкции веера №2), сравнительно с веером конструкции №1, обеспечивает более равномерную разгрузку. Для конструкции веера №1 наблюдается опережение пустой породой руды по боковым граням веера, что приводит к быстрому разубоживанию.

Выведенные в процессе расчетов графики и таблицы могут послужить рекомендацией к ведению работ по выработке вееров на основании момента начала разубоживания добываемой руды.

Есть подобная задача? Звони!

Позвоните нам

+7 (495) 644-06-08

Напишите нам

info@digitaltwin.ru

Часы работы

Пн-Пт 9:00 – 18:00

Другие проекты

Отправить сообщение

    Свяжитесь с нами

    Позвоните нам

    +7 (495) 644-06-08

    Напишите нам

    info@digitaltwin.ru

    Часы работы

    Пн-Пт 9:00 – 18:00