Валидация планов перезапуска рудника с помощью имитационного моделирования для оценки капитальных затрат и планирования производства

Задача

South Crofty — подземный оловянный рудник в Корнуолле, Великобритания который предполагает реконструкцию. Первоначальный план отработки был рассчитан с помощью статических инструментов планирования и не соответствовал действительности. Не учитывались взаимная работа оборудования, очереди и др. факторы. Руководство сомневалось в плановых значениях добычи, пропускной способности поверхностного комплекса, потребности в закупках дополнительного оборудования и размещении техники по горизонтам на начальном периоде отработки месторождения.

Заказчик

Tomahee – компания занимающаяся оптимизацией горных работ, которая помогает в аудите и экспертизе всей цепочки создания стоимости и комплексной поддержки планирования.

Cornish Metals – компания по разведке полезных ископаемых занимающаяся перезапуском оловянного рудника South Crofty.

Решение

Разработана имитационная модель в MineTwin на основе:

• Схемы рудника (очистные камеры, выработки, рудоспуски, дробилки и т.д.)
• Планов производства и спецификаций оборудования (погрузчики, горизонтальные и вертикальные буровые установки, самосвалы, зарядные машины и т.д.)
• Графиков смен и взрывных работ

Выполнена интеграция с ГГИС заказчика (Deswik) и верификация модели экспертной командой. Разработан сценарий на 5 лет отработки месторождения, включая все вспомогательные работы.

Результаты

Моделирование выявило критические узкие места:

• На 2-ой год отработки дополнительно требуется 3 ПДМ для выполнения планов по проходке
• На 5-ый год отработки дополнительно необходима 1 ПДМ для выполнения планов
• На поверхности эффективно использовать бункер с автоматическим дозатором. Технологически цепочка: самосвал – ПДМ – бункер на поверхности не эффективна.

Классические расчеты не учитывали простои, вызванные несоответствием оборудования. MineTwin позволил эффективно оптимизировать расстановку оборудования по горизонтам для преодоления ограничений по связанности на ранних этапах.

Контекст проекта

South Crofty — подземный  рудник по добыче олова в Корнуолле, которую реконструирует компания Cornish Metals. Для валидации плана перезапуска производства, который включает капремонт ствола,  развитие подземной инфраструктуры и поэтапное наращивание объемов добычи компания Tomahee совместно с Amalgama использовали MineTwin для моделирования горных работ.
Имитационная модель позволила выявить ограничения и узкие места для обоснования и достижимости планов.

Цели проекта

• Валидировать план перезапуска рудника: оценить реализуемость стратегии развития и добычи с помощью динамического моделирования вместо классических расчетов производительности рудника
• Выявить ограничения: обнаружить и количественно оценить и обосновать узкие места системы (например, ограничения ПДМ и поверхностных самосвалов), которые могут повлиять на выполнения планов на различные периоды
• Расчет парка техники и расстановка оборудования: использовать анализ чувствительности и инструменты расчета оптимального парка техники, чтобы рекомендовать улучшения в распределении ПДМ и самосвалов, особенно в период развития рудника с учетом работы оборудования поверхностного комплекса.

Почему Minetwin?

MineTwin был выбран, потому что обеспечивает высокоточное моделирование подземных горных работ, включая взаимодействие техники, маршруты откатки, задержки и изменчивую природу рудника.

В отличие от Excel и стандартных инструментов планирования, MineTwin предоставляет более гибкую настройку, высокую точность, широкие возможности интеграции и высокую скорость моделирования, что позволяет учитывать уникальные условия и ограничения данного рудника.

Анализ работы поверхностного комплекса

Моделирование работы поверхностного комплекса рудника показало, что проектные решения не позволяют достичь целевых показателей суточной и годовой производительности даже в идеальных условиях. При доступности поверхностного оборудования в 85%, суточная производительность не достигала 66%, что приводит к недовыполнению планов за год на 9% по руде и на 18% по ГПР.

Даже при 100% доступности производительность рудника составляла ≈1800 тонн/сут., что ниже плановых (1950 тонн/сут.). Сравнение сценариев показало, что увеличение емкости поверхностного бункера до 200 тонн и переход на автоматическую погрузку или использование 8-тонного погрузчика позволяют обеспечить работу дробилки во время простоев скипового подъема.

Состав парка техники и его распределение

На этапе подготовки к добыче на South Crofty определение оптимального парка техники стало критическим фактором из-за отсутствия необходимых рудоспусков и слабой связанности горизонтов рудника. Моделирование 1-го года показало, что первоначальный план с одним погрузчиком был неприемлем для целей проходки, поскольку всю горную массу приходилось перемещать ПДМ без перегрузки в самосвалы (из-за ограничений выработок по высоте и неготовности инфраструктуры).

Погрузчики использовались неэффективно и были вынуждены выполнять транспортировку на длинные плечи к временным складам руды и вскрыши, что приводило к значительным задержкам. Анализ чувствительности показал, что для выполнения плановых показателей требуется как минимум три дополнительные ПДМ наряду с несколькими проходческими установками.

К следующему году план улучшился, но производительность была достижимой только при определенных стратегиях распределения оборудования, особенно когда ПДМ работали в паре с самосвалами и могли разгружаться в рудоспуски. Анализ подтвердил, что конкуренция задач за ресурсы и изолированность техники на ранних этапах вызванные несвязанностью горизонтов рудника требовали как увеличения количества оборудования, так и более скоординированного выполнения задач, чтобы избежать простоев и не останавливать добычу.