Aperçu
SPb-Giproshaht est une société de conseil qui opère à l’échelle internationale et réalise des projets de conception, d’approvisionnement et de construction pour l’industrie minière. Leur projet phare dans ce domaine est un projet d’optimisation des systèmes de transport pour la société minière Medvezhy Ruchey, l’un des plus grands mineurs de minerais de sulfure de cuivre-nickel. Medvezhy Ruchey s’est associé à SPb-Giproshaht pour développer des modèles de simulation de transport minier d’un gisement de minerai qui pourrait être utilisé pour l’acheminement du système de transport et l’optimisation des processus miniers.
Exploitation des dépôts profonds : tendances et objectifs globaux
À ce jour, les dépôts minéraux près de la surface de la terre sont pratiquement épuisés. Par conséquent, les sociétés minières sont obligées de créer des entreprises pour plus atteindre grande profondeur et plus grande productivité. Environ 90 % des minéraux bruts extraits dans des fosses à ciel ouvert sont excavés dans des mines de plus de 500 mètres de profondeur.
L’augmentation de la profondeur des fosses à ciel ouvert a rendu l’extraction des matières premières plus compliquée, ce qui, à son tour, a nécessité la construction de systèmes de transport composés de divers véhicules miniers et de transportation. Ces systèmes couvrent toutes les opérations du processus de production. Dans le même temps, les coûts de transport ont augmenté : pour les fosses à ciel ouvert profonds, ils représentent 60 à 75 % du coût des matières premières.
Afin d’optimiser les opérations minières et les processus de transport, Medvezhy Ruchey a chargé SPb-Giproshaht de construire des modèles de simulation de la mine à ciel ouvert Medvezhy Ruchey et de la mine Zapolyarny. Dans les deux cas, un modèle de simulation minière était nécessaire pour relever les défis logistiques suivants :
- Évaluer le débit du réseau de transport minier.
- Vérifier l’équipement nécessaire pour transporter la masse rocheuse.
- Élaborer des recommandations sur la sélection de l’équipement et sa quantité.
- Confirmer que la capacité de production spécifiée avec le parc d’équipement donné est atteinte.
L’équipe SPb-Giproshaht a appliqué un logiciel de modélisation de la mine AnyLogic pour développer deux modèles de simulation distincts.
Modèle de simulation et d’optimisation de l’exploitation minière à ciel ouvert
Solution
Tout logiciel de modélisation de mines AnyLogic permet l’application simultanée de plusieurs approches de modélisation lors de la construction d’un modèle. Dans ce cas, un modèle a été développé à l’aide des approches basée sur le comportements des agents et d’événements discrets.
Un fragment du modèle d’optimisation de la charge et du transport en 3D
Dans le modèle, les excavateurs sont utilisées pour déterrer le minerai et surcharger (roche naturelle et sol qui se trouve au-dessus et autour du corps du minerai), et les camions à benne sont utilisés pour transporter le minerai et enlever le surcharge. Le minerai est transporté vers une usine de transformation ou vers l'installation de concassage et de transport située dans la fosse à ciel ouvert de Medvezhy Ruchey, et les surcharges sont transportés dans des décharges. Le déchargement des tombereaux est effectué successivement, tandis que le déchargement des surcharges des différents camions peut être effectué simultanément.
Les données d’entrée pour le modèle d’optimisation minière provenaient de la période maximale de charge de transport de la fosse à ciel ouvert et de la capacité de production maximale : les 7e, 8e et 9e années d’exploitation minière.
Le réseau de transport était basé sur les plans d’aménagement du site pour la fosse à ciel ouvert. Le plan de situation 3D a été mis en place selon la base de données des opérations minières chargée des applications logicielles Micromine et Geovia Surpac.
Le modèle a des modes 2D et 3D. Les itinéraires de transport ont été élaborés à l’aide d’outils standard de simulation de manutention des matériaux AnyLogic, comptabilisant la spécificité du terrain, l’emplacement des faces minières et des surcharges, les décharges et d’autres objets d’infrastructure.
Le modèle permet deux types d’expériences : une expérience simple et une expérience de variation de paramètres.
L’expérience simple exécute un modèle avec des paramètres prédéfinis. Au démarrage de modèle, des paramètres comme l’année de l’exploitation minière, le point de déchargement du minerai et la quantité d’équipement sont définis. Le modèle de simulation d’exploitation minière permet également le réglage de paramètres supplémentaires, y compris la capacité de décharge, la vitesse du véhicule et la durée du chargement et du déchargement. Au démarrage de modèle, le processus de transport de roche est affiché. Les résultats sont présentés dans des graphiques, des diagrammes et un texte dynamique : le nombre de véhicules impliqués, le total du minerai et du surcharge excavé (pendant les quarts de travail et pendant toute la période de simulation) et d’autres caractéristiques du processus de transport.
L’expérience de variation des paramètres permet à l’utilisateur d’évaluer le type et le degré d’influence de certains paramètres sur le comportement du modèle. Les utilisateurs choisissent les paramètres nécessaires et définissent le nombre d’exécutions de simulation automatique pour lesquelles varier les valeurs des paramètres sélectionnés. Les résultats de l’expérience sont affichés dans des diagrammes montrant la dépendance de l’efficacité du modèle sur le paramètre varié. Par exemple, cette expérience a fourni des informations sur la façon dont le volume de surcharge transporté est lié au nombre de camions à benne. Il a aidé à définir la quantité minimale de camions à benne nécessaires pour fournir le rendement requis.
Résultat
Le modèle d’optimisation à ciel ouvert a permis aux ingénieurs de :
- Calculer les flux de trafic et la capacité maximale du réseau routier à ciel ouvert afin de prévenir la congestion.
- Confirmer que toute la masse rocheuse extraite peut être transportée à l’usine de transformation et surcharger les décharges.
- À l’aide de l’expérience de variation des paramètres, calculer le nombre requis de camions à benne avec plus de précision et réduisez la quantité de camions à benne requis, selon le type de masse rocheuse et le temps total de carrière.
Modèle de simulation de mine souterraine Zapolyarny
Solution
Les procédés miniers de la mine souterraine de Zapolyarny sont caractérisés par un certain nombre de caractéristiques. Par exemple, les opérations minières générant le point de décrochage fonctionnent sur un réseau de transport fermé et les camions à benne interfèrent inévitablement les uns avec les autres lors de la navigation du réseau. En outre, avec l’avancement du développement du champ, la position des points de décrochage change avec l’emplacement de l’extraction de la matière première. En conséquence, à divers stades de développement, les camions à benne doivent être chargés à différents endroits, ce qui se traduit par de nombreuses itinéraires de transport.
Ces caractéristiques rendent le processus de transport de masse de roche non linéaire. Lors du développement du modèle, une approche d’événement discret a été choisie pour refléter les caractéristiques énumérées. La bibliothèque de manutention des matériaux AnyLogic a fourni des éléments qui reflétaient la façon dont les véhicules se déplaçant dans un réseau de transport pouvaient s’influencer les uns les autres.
Modèle de réseau de transport
Le modèle se compose de "Path" et "Nodes", objets AnyLogic standard affichés sur un fond de raster à l’échelle avec des constructions minières existantes et prévues. À des endroits précis du réseau de transport, les composants déterminent où se trouvent les points de chargement et de déchargement des camions à benne. La simulation et les expériences de variation des paramètres sont également disponibles dans ce modèle.
Lors de l’expérience de simulation, le modèle d’amélioration de la productivité minière fonctionne avec des paramètres qui déterminent les opérations des camions à benne au cours d’un quart de travail. L’intervalle de temps minimum de l’exploitation du réseau de transport est d’un mois civil. Chaque mois correspond à une certaine zone d’exploitation minière, tandis que le processus de transport de masse de roche reste inchangé. Le modèle demande des informations à partir de la base de données sur les zones où les opérations sont effectuées pour la date spécifiée et active les points de chargement correspondants dans le réseau de transport. Compte tenu de ces données, les itinéraires des camions à benne sont construits et les accidents sont surveillés et éliminés.
Pour l’expérience de variation des paramètres, l’année et le mois sont définis comme variables, tandis que les paramètres suivants agissent comme paramètres :
- Le nombre de camions à benne
- Le poids de la masse rocheuse transportée par voyage
- La vitesse du camion à benne (chargé et vide)
- La durée de chargement et de déchargement
- Les temps de travail du camion-benne pendant le quart de travail
Les résultats sont affichés dans un histogramme qui montre le volume de production de charbon pour chaque mois de la période donnée.
Résultats
Le modèle de mine souterraine a aidé les ingénieurs à calculer la quantité d’équipement nécessaire pour atteindre les performances souhaitées pendant différentes années. D’après les résultats de simulation, il est prévu d’augmenter le nombre de camions à benne en 2018-2030 et en 2033-2047 de deux unités, et en 2031, 2032 et 2048, le nombre sera augmenté d’une unité.