Новости
Моделирование выпуска руды при подземной добыче

Специалисты ЗАО «КАДФЕМ Си-Ай-Эс»выполнили для ООО «Институт Гипроникель» численное моделирование и визуализацию процесса торцевого выпуска руды при использовании метода подэтажного обрушения в условиях рудника «Северный» Кольской ГМК.

Моделирование сыпучих сред осуществлялось в программном пакете Rocky DEM. Для подготовки трехмерных геометрических моделей и общей организации серии расчетов использовались модули ANSYS SpaceClaim и ANSYS Workbench.

В условиях подземной добычи необходимо обеспечить выгрузку взорванной породы определенного гранулометрического состава из вееров и обеспечить предотвращение разубоживания (“разбавление” руды пустой породой). Был проведен сравнительный расчет разгрузки свободным обрушением вееров различных конфигураций. Основной задачей было сравнение классической формы веера с различными вариациями.

Прогнозировалось время отгрузки до того момента, когда пустая порода или некондиционная руда начнет поступать в выработку. Выполнялся контроль опережения между соседними штреками для выгрузки руды.

Инфографика процесса выпуска руды с подэтажным обрушением (видео). Источник: ATLAS COPCO Underground

Визуализация расчета выпуска руды из вееров скважин с использованием DEM. Синим цветом обозначена пустая порода, красным – руда с полезным компонентом.

3D модели вееров в подземной выработке

Сложность моделирования такого рода процессов связана с большим масштабом задачи - один веер в высоту достигает 25 м, вся выработка - сотни метров. Для моделирование всего горного массива была разработана и применена методология последовательного моделирования вееров с использованием одной высокопроизводительной графической карты (NVIDIA GPU) в качестве основного вычислительного ресурса. Моделирование всей выработки представляется возможной только при применении высокопроизводительных кластерных систем с десятками графических карт.

Благодаря совместному использованию программных пакетов Rocky DEM и ANSYS были получены реалистичные модели поведения потоков разрушенной породы в выработке путем калибровки физических характеристик породы по замеренному углу откоса и натурным экспериментам по ссыпанию горной породы из кузова самосвала.

Полученные в ходе моделирования количественные (в виде таблиц и графиков) и качественные результаты (в виде рисунков и анимационных видеороликов стадий выгрузки) позволяют оценить протекание процесса выпуска руды в поставленных задачах. Графики и таблицы могут послужить рекомендацией к ведению работ по выработке вееров на основании момента начала разубоживания добываемой руды.

ООО «Институт Гипроникель» является одним из крупнейших НИИ России в сфере технологии металлургии, горных работ, переработки и обогащения и минерального сырья. Учреждение является основной научно-проектной базой ОАО «ГМК «Норильский никель».