通过仿真提高采矿运输系统的生产效率

通过仿真提高采矿运输系统的生产效率

概述

SPb-Giproshaht是一家从事采矿业设计、采购和建筑项目的国际咨询公司。他们在这一领域的旗舰项目是针对矿业公司Medvezhy Ruchey的运输系统优化项目,该公司是最大的铜镍硫化矿石矿商之一。Medvezhy Ruchey与SPb-Giproshaht合作开发了矿床的采矿运输仿真模型,该模型可用于运输系统的选路和采矿工艺优化。

深层开采:全球趋势和目标

迄今为止,实际上地球表面附近的矿物质已经耗尽了。因此,矿业公司被迫创建具有更大开采深度和生产力的企业。在露开采的原始矿物,大约90%是从500米深的矿山中挖掘出来的。

露天矿深度的增加使原料的提取更加复杂,从而需要建造由各种采矿和运输工具组成的运输系统。这样的系统涵盖了生产过程中的所有操作。同时,运输成本也在上升:对于深部露天矿,它们占原材料成本的60-75%。

为了优化采矿作业和运输流程,Medvezhy Ruchey委托SPb-Giproshaht建立Medvezhy Ruchey露天矿和Zapolyarny矿的仿真模型。 这两个矿,都需要一个采矿仿真模型来解决以下物流挑战:

SPb-Giproshaht团队使用AnyLogic矿山建模软件来开发两个单独的仿真模型。

露天采矿仿真与优化模型

解决方案

AnyLogic矿山建模软件可以同时应用多种建模方法搭建模型。在本案例中,使用基于智能体和离散事件的方法进行模型开发。

3D运载和运输优化模型的片段
3D运载和运输优化模型的片段

在该模型中,挖掘机用于发掘矿石和覆盖层(位于矿体上方和周围的天然岩土),而自卸卡车则用于运输矿石和清除覆盖层。矿石被运送到位于Medvezhy Ruchey露天矿的加工厂或破碎和运输设施,覆盖层则被送至倾倒区。卸矿机是按顺序作业的,而不同卡车的覆盖层自动卸载则可以同时进行。

采矿优化模型的输入数据来自露天矿的最大运输负荷期和最大生产能力:矿山运营的第7年,第8年和第9年。

运输网络基于露天矿的现场布局图。根据从Micromine和Geovia Surpac软件应用程序加载的采矿作业数据库,建立了3D情境计划。

该模型具有2D和3D模式。运输路线是使用标准的AnyLogic物料处理仿真工具开发的,考虑了地形的特殊性、采矿和覆盖层工作面的位置、倾倒区以及其他基础设施对象。

该模型可进行两种类型的实验:简单实验和参数变化实验。

简单的实验运行带有预定义参数的模型。 在模型启动时,将设置诸如开采年份、矿石倾倒地点和设备数量之类的参数。采矿仿真模型还可以设置其他参数,包括倾卸能力、车速以及装卸时间。在模型启动时,将显示岩石运输过程。仿真结果以图形、图表和动态文本的形式显示:涉及的车辆数量、挖掘的矿石和覆盖层(在班次期间以及整个仿真期间)以及运输过程的其他特征。

参数变化实验使用户能够评估某些参数对模型行为的影响类型和程度。用户选择所需的参数,并设置自动仿真运行的次数以改变所选参数的值。实验结果显示在图表中,该图表显示了模型效率对参数变化的依赖性。 例如,该实验提供了关于所运输的覆盖层体积与自卸卡车数量关系的相关见解。它有助于确定满足所需性能的自卸卡车的最小数量。

仿真结果

露天优化模型使工程师能够:

Zapolyarny地下矿山仿真模型

解决方案

Zapolyarny地下矿山的采矿过程具有许多特点。例如,产生矸石山的采矿作业在封闭的运输网络上进行,而自卸卡车在网络导航时不可避免地会相互干扰。而且,随着开发的推进,矸石山的位置随着原料开采位置的变化而变化。因此,在各个开发阶段,自卸卡车应在不同的地方装载,这就产生了众多的运输路线。

这些特征使岩体运输过程呈现为非线性的。 在开发模型时,选择了离散事件建模方法来反映列出的功能。 AnyLogic物料库提供的组件反映了在运输网络中行驶车辆的交互关系。

运输网络模型
运输网络模型

该模型由“路径”和“节点”组成,标准的AnyLogic对象显示在缩放的光栅背景上,并带有现有和计划的矿山构造。在运输网络的特定点上,组件确定自卸卡车装卸点的位置。该模型还提供了仿真和参数变化实验。

在进行仿真实验时,采矿生产率改进模型的运行参数,决定了自卸卡车在一个工作班次中的作业情况。传输网络操作的最短时间间隔是一个日历月。每个月对应一定的采矿作业区域,而岩体运输的过程保持不变。该模型从数据库请求有关在指定日期执行操作的区域的信息,并激活运输网络中的相应装载点。将这些数据考虑进模型中,将建立自卸卡车的路线,并监控和消除了事故。

对于参数变化实验,将年和月设置为变量,而以下设置作为参数:

结果以直方图显示,该直方图显示给定时间范围内每个月的煤炭产量。

仿真结果

地下矿山模型可帮助工程师计算在不同年份实现所需性能所需的设备数量。 根据仿真结果,计划在2018-2030年和2033-2047年将自卸卡车的数量增加两个单位,在2031年,2032年和2048年将增加一个单位。

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