Е.В. Курехин Решение горных задач на ПЭВМ
.pdfМИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«КУЗБАССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра разработки месторождений полезных ископаемых открытым способом
РЕШЕНИЕ ГОРНЫХ ЗАДАЧ НА ПЭВМ
Программа дисциплины, методические указания по выполнению лабораторных работ для студентов заочной полной и сокращенной форм обучения специальности
090500 «Открытые горные работы»
Составитель Е.В. Курехин
Утверждены на заседании кафедры Протокол № 9 от «25» июня 2002 г.
Рекомендованы к печати учебнометодической комиссией специаль-
ности 090500.
Протокол № 3 от «22» октября 2002 г.
Электронная копия находится в библиотеке главного корпуса ГУ КузГТУ
К е м е р о в о 2 0 0 3
1
ВВЕДЕНИЕ
Программа составлена на основании требований государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования к обязательному минимуму и уровня подготовки горного инженера по специальности 090500 «Открытые горные работы».
Цель преподавания дисциплины: «Решение горных задач на ПЭВМ» – научить студентов создавать и применять программное обеспечение на основе компьютерных технологий для оценки параметров карьера, выемочно-погрузочного и транспортного оборудования, снижающее трудоемкость расчетов инженерных задач открытых горных работ.
Задачи дисциплины «Решение горных задач на ПЭВМ»:
развитие интеллектуальных навыков работы на персональных
ЭВМ;
изучение блок-схем и алгоритма; создание программы;
изучение метода программирования для своей профессиональной деятельности;
управление этапами изменения задачи алгоритма и программы; выполнение основных операций с файлами; изучение способов хранения и обработки информации в ЭВМ; инженерный анализ результатов программы.
Изучение данной дисциплины базируется на основе знаний следующих дисциплин: «Технология добычи полезных ископаемых открытым способом», «Информатика», «Математика» и др.
Содержание дисциплины включает изучение теоретических основ, проведение лабораторных занятий с использованием персональных ЭВМ и умение применять ГОСТы для создания алгоритма.
Курс изучения дисциплины включает самостоятельную работу студента и совместную работу с преподавателем (табл. 1.1).
После изучения дисциплины студент должен уметь: составлять алгоритм и программировать; выбирать оптимальный метод решения задачи;
логически выстраивать методический подход к решению зада-
чи;
оформлять алгоритм и программу по ГОСТам.
1
Таблица 1.1
План занятий
Самостоятельная работа |
|
Совместная работа студента и преподавателя |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
наименование тем |
|
часы |
лекции |
часы |
лабораторные занятия |
часы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Основные элементы алгоритма, |
|
|
|
|
Основные понятия и термино- |
|
|
блок-схемы, операторы. |
|
Программирование ос- |
|
|
логия программирования для |
|
2 |
Основные направления развития |
2 |
новных параметров карь- |
3 |
|
открытых горных работ |
|
|
персональных ЭВМ в угольной |
|
ера |
|
|
|
|
|
промышленности |
|
|
|
|
Программирование технологи- |
|
|
|
|
Программирование тех- |
2 |
|
|
|
|
|
нических и технологиче- |
|
|
|
ческих, экономических и гео- |
|
|
Алгоритм «Параметры карьера». |
|
|
|
|
|
10 |
3 |
ских параметров выемоч- |
|
|
||
метрических |
|
|
Методика программирования |
|
но-погрузочного оборудо- |
|
|
параметров карьера |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
вания |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
Программирование технологи- |
|
|
Алгоритм «Технологический |
|
Программирование тех- |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
расчет параметров экскаваторов- |
|
нических и технологиче- |
|
|
|
ческих, параметров выемочно- |
|
7 |
2 |
3 |
|
||
|
мехлопат». Методика програм- |
ских параметров автомо- |
|
||||
погрузочного оборудования |
|
|
|
|
|
||
|
|
мирования |
|
бильного транспорта |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
Программирование технологи- |
|
7 |
Алгоритм «Технологический |
3 |
Форма контроля: |
|
|
ческих, параметров автомо- |
|
расчет параметров автотранспор- |
защита лабораторных ра- |
|
|
||
бильного транспорта |
|
|
та». Методика программирования |
|
бот, зачет |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Итого |
|
26 |
Итого |
10 |
Итого |
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3
1.ТЕМЫ И СОДЕРЖАНИЕ КУРСА
1.1.Введение в дисциплину (установочная лекция)
Цель, задачи и объем учебной дисциплины, её связь со смежными дисциплинами. Рекомендуемая литература.
Основные понятия и терминология программирования. Объект программирования. Цель и основные направления использования персональных ЭВМ в угольной промышленности.
1.2. Основные понятия и терминология Бейсика для открытых горных работ
Программирование. Алгоритм. Операции с меню. Ключевые операторы Бейсика. Исходные данные. Графические символы. Авторские данные. Результаты программы (таблицы, диаграммы, графики).
Литература [1, с. 8-16, с. 17-45, с. 46-74, с. 82-83].
Вопросы для самопроверки
1.Дайте определение понятию «алгоритм».
2.В каком году был создан язык программирования Бейсик?
3.Дайте определение понятию «программа».
4.Из каких блоков состоит программа?
5.Какими основными элементами характеризуется алгоритм?
1.3. Программирование параметров карьера
Алгоритм «Параметры карьера». Методика программирования. Основные элементы карьера: экономические, геометрические, технологические. Макет программы «Параметры карьера».
Литература [1, с. 75-81, с. 85-87].
Вопросы для самопроверки
1.Из каких блоков состоит алгоритм «Параметры карьера»?
2.Какие параметры определяют глубину карьера?
3.Какой оператор используют для ввода информации?
4.Какая мощность полезного ископаемого называется нор-
мальной?
5.В каких единицах измеряется мощность полезного ископае-
мого?
4
1.4. Программирование параметров выемочно-погрузочного оборудования
Алгоритм «Технологический расчет параметров экскаваторовмехлопат». Методика программирования. Основные технческие и технологические параметры экскаваторов: вместимость ковша экскаватора; производительность экскаватора; количество экскаваторов и т.д. Макет программы «Технические и технолгические параметры экскава- торов-мехлопат».
Литература [1, с. 88-89; 2, с. 349-355].
Вопросы для самопроверки
1.Какой оператор Бейсика применяют для вывода на дисплей результатов программы?
2.Назовите модели основных экскаваторов-мехлопат.
1.5.Программирование параметров автомобильного транспорта
Алгоритм «Технологический расчет параметров автомобильного транспорта». Методика программирования. Основные технические и технологические параметры автосамосвалов: грузоподъемность автосамосвала; время рейса автосамосвала; производительность автосамосвала и др. Макет программы «Технические и технолгические параметры автомобильного транспорта».
Литература [1, с. 90-93; 2, с. 376-384].
Вопросы для самопроверки
1.Как выбирают тип автосамосвала?
2.Какие операторы Бейсика используют для записи условий выполнения программы?
3.Какие параметры определяют техническую производительность автосамосвала?
4.Для какой цели применяют оператор INPUT?
5.Какие символы используют для построения таблицы результатов программы?
5
3. СОДЕРЖАНИЕ ЛАБОРАТОРНЫХ ЗАНЯТИЙ
Лабораторная работа № 1 Тема: «Программирование основных параметров карьера»
Цель работы: научить студентов создавать и применять программное обеспечение (программу) для расчета параметров карьера.
Для выполнения лабораторной работы студент должен создать индивидуальный алгоритм (рис. 2.1) с описанием каждого элемента и написать программу.
Исходные данные для построения алгоритма и программы указаны в табл. 2.1.
Валгоритме все формулы располагают в логической последовательности. Направление операций указывают стрелками (слева направо, сверху вниз).
Программа «Параметры карьера» выдаст результаты расчетов на экране компьютера в табличном виде (табл. 2.2).
Врезультате выполнения работы программа рассчитает параметры карьера:
1. экономические:
прибыль карьера; коэффициент вскрыши (граничный, промышленный, текущий);
2. геометрические:
мощность полезного ископаемого (нормальная и горизонталь-
ная);
ширину дна, глубину, периметр дна и площадь подошвы карьера, ширину и длину карьера по верху.
3. технологические:
объем горной массы в контурах карьера; геологические и промышленные запасы полезного ископаемо-
го;
производственную мощность и срок службы карьера; годовой объем полезного ископаемого, вскрышных пород, гор-
ной массы и пород, подлежащих бурению.
Контрольные вопросы
1.Назовите основные операторы Бейсика.
2.Какой оператор применяют для ввода исходных данных?
3.Какие параметры определяют глубину карьера?
Корректировка
6
Начало
Исходные данные
Параметры карьера
|
|
Экономические |
|
|
|
Геометрические |
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Мощность полезного |
|
|
|
||||||||
|
|
Прибыль карьера |
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
ископаемого |
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
Коэффициенты |
|
|
|
Ширина дна карьера |
|
|
||||||||||||
|
|
вскрыши |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
Нет |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вd ≥ 30 |
|
|
|
bd = mГ |
|
||||||
|
|
Граничный |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
Да |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Промышленный |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Глубина карьера |
|
||||||||||
|
|
Текущий |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Периметр дна карьера |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Площадь дна карьера |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
Ширина карьера по верху |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
Длина карьера по верху |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Технологические
Объем горной массы
Геологические
запасы
Промышленные
запасы
Объем вскрышных пород
Производственная мощность карьера
Срок службы карьера
Производительность
карьера
Конец
Рис. 2.1. Алгоритм «Параметры карьера»
1
Таблица 2.1 Исходные данные к лабораторной работе № 1
Наименование |
|
|
|
|
Варианты |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
6 |
7 |
8 |
9 |
0 |
|
|
|
|
|
||||||||||
Мощность полезного ископаемого (нормальная), м |
10 |
12 |
14 |
16 |
18 |
|
20 |
22 |
24 |
26 |
28 |
|
Угол падения полезного ископаемого, град. |
30 |
35 |
40 |
45 |
50 |
|
55 |
60 |
65 |
70 |
75 |
|
Плотность полезного ископаемого, т./м.куб |
|
|
|
|
1,35 |
|
|
|
|
|
||
Мощность рыхлых отложений, м |
5 |
7 |
9 |
11 |
13 |
|
15 |
17 |
19 |
21 |
23 |
|
Коэффициент развития предприятия |
0,10 |
0,12 |
0,14 |
0,16 |
0,18 |
|
0,20 |
0,22 |
0,24 |
0,26 |
0,28 |
|
Годовой темп углубки карьера, м |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
|
19 |
20 |
21 |
22 |
23 |
|
Коэффициент извлечения полезного ископаемого |
|
|
|
|
0,95 |
|
|
|
|
|
||
Время на развитие карьера, лет |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
Время на завершение работы карьера, лет |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
Цена 1 т полезного ископаемого в условиях рынка, р./т |
170 |
175 |
180 |
185 |
190 |
|
195 |
200 |
205 |
210 |
215 |
|
Себестоимость добычи 1 т полезного ископаемого откры- |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
|
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
7 |
тым способом без затрат на вскрышные работы |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Себестоимость добычи 1 т полезного ископаемого откры- |
40 |
45 |
50 |
55 |
60 |
|
65 |
70 |
75 |
80 |
85 |
|
тым способом с затратами на вскрышные работы, р./т |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Себестоимость 1 м куб. разработки вскрышных пород, р./м3 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
|
19 |
20 |
21 |
22 |
23 |
|
Длина карьера по дну, км |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
|
1,0 |
1,1 |
1,2 |
1,3 |
1,4 |
|
Дальность транспортирования вскрышных пород от карьера |
1,5 |
1,6 |
1,7 |
1,8 |
1,9 |
|
2,0 |
2,1 |
2,2 |
2,3 |
2,4 |
|
до отвала, км |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Угол откоса борта карьера в конечных контурах со стороны |
|
|
|
|
38 |
|
|
|
|
|
||
висячего бока, град. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Угол откоса борта карьера в конечных контурах со стороны |
|
|
|
|
35 |
|
|
|
|
|
||
лежачего бока, град. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Угол откоса торцов карьера в конечных контурах, град. |
|
|
|
|
40 |
|
|
|
|
|
||
2
Таблица 2.2 Результаты расчетов программы «Параметры карьера»
Показатели |
Единицы |
Обозначения |
Значения |
|
измерения |
|
|||
Исходные данные |
|
|
|
|
Мощность полезного ископаемого (нормальная) |
м |
М |
###.## |
|
Угол падения полезного ископаемого |
град |
αПИ |
##.## |
|
Цена 1 т полезного ископаемого в условиях рынка |
р./т |
Ц |
###.## |
|
Себестоимость добычи 1т полезного ископаемого открытым спосо- |
р./т |
С |
###.## |
|
бом (без вскрыши) |
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
Себестоимость добычи 1т полезного ископаемого открытым спосо- |
р./т |
С |
###.## |
|
бом (со вскрышей) |
|
У |
|
|
|
|
|
|
|
Себестоимость 1 м куб. разработки вскрышных пород |
р./м куб |
СВ |
###.## |
|
Расчетные данные |
|
|
|
|
Прибыль карьера |
р./т |
П |
###.## |
|
|
|
|
|
8 |
Коэффициент вскрыши (граничный) |
|
КГР |
##.## |
|
|
|
|||
Мощность полезного ископаемого (горизонтальная) |
м |
mГ |
###.## |
|
Конечная глубина карьера |
м |
НК |
###.## |
|
Объем горной массы в контурах карьера |
м куб. |
VГМ |
### ### ###.## |
|
Объем запасов полезного ископаемого (промышленный) |
м куб. |
VПЗ |
### ### ###.## |
|
Коэффициент вскрыши (промышленный) |
м куб./т |
КСР |
##.## |
|
Производственная мощность карьера |
т/год |
А |
### ### ###.## |
|
Срок службы карьера |
лет |
Т |
##.## |
|
Объем полезного ископаемого |
м куб./год |
VПИ |
### ### ###.## |
|
Объем вскрышных пород |
м куб./год |
VВГ |
### ### ###.## |
|
Объем горной массы |
м куб./год |
VГГ |
### ### ###.## |
|
Объем вскрышных пород (для бурения) |
м куб./год |
VВГ |
### ### ###.## |
|
Примечание. # - знак количества символов результатов программы.
9
Лабораторная работа № 2
Тема: «Программирование технических и технологических параметров выемочно-погрузочного оборудования»
Цель работы: научить студентов создавать и применять программное обеспечение (программу) для расчета параметров экскавато- ров-мехлопат.
Выемочно-погрузочные работы представляют собой процесс отделения породы от целика или предварительного рыхления массива и перемещения породы в средства транспорта или отвал. Для механизации этого процесса используют одноковшовые выемочно-погрузочные машины цикличного действия.
Для выполнения лабораторной работы студент должен создать индивидуальный алгоритм (рис. 2.2) с описанием каждого элемента и написать программу. Исходные данные для построения алгоритма и программы указаны в табл. 2.3.
Количество экскаваторов рассчитывают с учетом годового объема горной массы, перерабатываемой карьером (см. лабораторную работу № 1).
Программа рассчитает параметры выемочно-погрузочного оборудования и выдаст результаты на экране компьютера в табличном виде
(табл. 2.4).
В результате выполнения работы программа рассчитает: производительность экскаватора: паспортную, техническую,
эксплуатационную; (сменную, суточную, месячную, годовую); рабочий и инвентарный парк экскаваторов.
Для расчета технической производительности экскаватора с учетом горно-геологических условий необходимо знать категорию пород по блочности и коэффициент экскавации.
Расчет количества автомобилей определяют с учетом годового объема горной массы, перерабатываемой карьером (см. лабораторную работу № 1).
Контрольные вопросы
1.Из каких блоков состоит программа?
2.Какие параметры определяют техническую производительность экскаваторов-мехлопат?
3.Для какой цели применяют оператор REM?