автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.12, диссертация на тему:Автоматизированная система обоснования условий рационального применения способов подготовки и систем разработки шахтных полей (на примере пологих и наклонных пластов)

;Я§ 0:5 9 2

Министерство науки, высшей школы и технической политики Российской Федерации

Уральский горный институт

На правах рукописи

КРЯЧКОВ Юрий Дмитриевич

УДК 622.002.5.001.63:681.3.068

АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА ОБОСНОВАНИЯ УСЛОВИИ РАЦИОНАЛЬНОГО ПРИМЕНЕНИЯ СПОСОБОВ ПОДГОТОВКИ И СИСТЕМ РАЗРАБОТКИ ШАХТНЫХ ПОЛЕЙ

(на примере пологих и наклонных пластов )

Специальность-05.13.12-"Систе1чы автоматизации проектирования (промышленность)''

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Екатеринбург 1992

Работа выполнена в Научно-исследовательском и проектном институте угольной промышленности "Центрогипрошахт"

Научный руководитель доктор технических наук МИТЕЙКО А.И. Официальные оппоненты:

доктор технических наук Половое Б.Д. кандидат технических наук Важеиин Л.А.

Ведущая организация - Государственный проектный

институт Украины "Южгипрошахт", г. Харьков

Защита диссертации состоится 11 июня в 10 час.

на заседании специализированного совета К-063.03.05 Уральского горного института по адресу: 620219, г. Екатеринбург ГСП-126, ул. Куйбышева, 30

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института Автореферат разослан ® мая 1992 г.

Ученый секретарь специализированного еоЕета,

канд. т ехн. наук, доцент ^-¿/-¿у ПЕЧОРИНА М.Д.

|,|МГ'5

ВВЕДЕНИЕ Актуальность темы. Основными направлениями развития народного хозяйства перед угольной промышленностью поставлена задача значительного увеличения годовых объемов добычи полезного ископаемого. Ее реализация связана с необходимостью совершенствования шахтного фонда за счет строительства новых, реконструкции и технического Перевооружения действующих предприятий, Эффективность используемых на эти цеди капитальных вложений, а также технико-экономические показатели (ТЭП) действующих и новых шахт в значительной степени зависят от качества принимаемых решений по способам подготовки и системам разработки угольных месторождений. Именно с ними связан основной объем горных работ, на который тратится до 60% капитальных вложений, они определяют уровень концентрации и интенсификации производства и оказывают длительное воздействие на ТЭП шахты, являясь трудно изменяемыми в случае неправильного выбора или неэффективности.

Выбор способов подготовки и систем разработки осуществляется в соответствии с нормативными документами, а такж> рекомендациями научно-исследовательских и проектных организаций. Использование нормативных документов требует, как правило, проведения сложных и трудоемких расчетов, рекомендации же по рациональным областям применения того или иного способа подготовки и системы разработки, предложенные проектными и научно-исследовательскими организациями, либо устарели, либо недостаточно учитывают взаимодействие отдельных компонентов и влияние всего многообразия горно-геологических и технических факторов. Основная часть рекомендаций базируется на результатах локальной оптимизации параметров и характеристик способов

- в -

подготовки и систем разработки, что приводит, в ряде случаев, к неправильному решению по шахте в целом. Отмеченные недостатки могут бьггь ликвидированны на основе системных исследований процедур обоснования и выбора способа подготовки и систем разработки шахтных полей и комплексной оптимизации их параметров и характеристик, чему и посвешрна настоящая работа. Ее направленность по изложенным выше причинам является актуальной. Работа проводилась в соответсвии с научно-технической программой на 1989-1990 г. г. 0.08.03 "Создание новых и развитие действующих САПР и АСНИ в народном хозяйстве", по гаданию 0.80.03.02.26А ГКНТ и АН СССР, а также в соответсвии с планом института "Центрогипрошахт" на 1986-1990 г.г. по теме 253200400 "Разработать и ввести в эксплуатацию типовые средства третьей очереди САПР в 6 проектных организациях".

Цель работы - создание автоматизированной системы обоснования условий рационального применения по способам подготовки и систеьаы разработшахтных полей при строительстве, реконструкции и техническом перевооружении угольных предприятий, сЗеспочивапщвй повышение эффективности принимаемых решений благодаря ш комплексной оптимизации.

Идея работы заключается в комплексной оптимизации решений по способам подготовки и системам разработки шахтных полей и построение на этой оси.\:г областей их рационального применения.

В работе зашивается - методическое, программное и информационное обеспечения обоснования выбора способов подготовки и систем разработки шахтных полей, а также зависимости этих ре-рений от влияпцих факторов.

_ о _

о

Научные положения, разработанные лично диссертантом и их новизна:

- создана экономика-математическая модель (ЭММ), алгоритмы и программное обеспечение расчета и комплексной оптимизации основных параметров и характеристик угольной шахты, включая способы подготовки и системы разработки;

-- установлены зависимости критериальных показателей от комплекса влияющих горно-геологических факторов, обеспечивающие принятие решений по способам подготовки и системам разработки заданной степени точности и на этой основе разработаны рекомендации по условиям и областям их рационального применения.

катоды исследования. В работе использован аппарат системных решений при обосновании способов подготовки и систем разработки, методы зкокомжо-математическсго моделирования производственных процессов, элементы теории планирования эксперимента и численные методы обработки массивов данных, инженерный анализ.

Достоверность результатов исследований обеспечивается достаточным объемов и представительностью исходных и результирующих расчетных данных, адекватностью разработанных экономико-математической модели шахты и вычислительной системы исследуемому технологическому процессу, что подтверждается данными их практического использования при проектировании.

Практическая ценность работы заключается в следующей:

- создана экономико-математическая модель тахты и вычислительная система расчета и комплексной автоьегаэацни основных

параметров и характеристик новых и реконструируемых угольных шахт, включая способы подготовки и системы разработки;

- определены условия и разработаны области рационального применения панельного и погоригонтного способов подготовки при сплошной и столбовой системах разработки.

Реализация результатов исследования. Методическое, информационное и программное обеспечение, а также средства комплексной оптимизации способов подготовки и систем разработки шахтных полей реализовано при разработки унифицированной подсистемы "Основные положения проекта шахты", которая в составе САПР-уголь введена в 1983 г. приказом Ыинуглепрома СССР в промышленную эксплуатацию и используется проектными (Гипрошахт, Грузгипрошахт, Днэпрогипрошахт, Луганскгипрошахт, Юисгипрошахт) и научно-исследовательскими (ИГТЫ АН Украины, ИГД им. А. А. Ско-чинского, Цеитрогипротахт) организациями при проектировании новых и реконструируемых шахт в различных горно-геологических условиях и при проведении научных исследований. Рекомендации во областям рационального применения способов подготовки и систем заработки использовались институтом "Грузгипрошахт*" при перокоойке шахтных палей Ткибули-Шаорсюого месторождения Грузии.

Апробация работа Основное содержание диссертации и ее отдя-.ъныэ разделы —лдывались и получили одобрение секции "Оготшизация и автомат!*. ¿ция проектных решений" Всесоюзного семинара по оптимизации горных работ (г. Новосибирск,1985г.), научно-технических конференций, проводимых Научно-техническим орным обществом Грузии в 1989 и 1990 г. г. Кроме того резуль-

- Б -

таты выполненных исследований были представлены на 2-й Национальной конференции "Новые тенденции в инвестиционной политике проектирования и строительства горных предприятий", организованной Чешским комитетом горного общества и Федеральным Министерством энергетики ЧСОР в 1990 году.

Публикации: По результатам выполненных исследований опуб-ликованно 9 работ.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения четырех глав и заключения, изложенных на 182 стр. машинописного текста, содержит 10 рисунков, 29 таблиц, список литературы из 132 наименований.

За поддержку и содействие в проведении исследований автор выражает глубокую благодарность к. э. н. ОЫаткову Ы. П. , к. т. н. Лйкальтеру Л. А. , а таккэ сотрудникам института "Центрогипро-шахт1Г. •

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Интенсификация добычи угля, улучшение технико-зкомических показателей и эффективности использования материальных ресурсов и денежных средств на строительство новых, реконструкцию и поддержание мощности действующих шахт во многом определяются правильностью выбора основных проектных решений по вскрытию, подготовке, системам разработют, схемам вентиляции и подземного транспорта.

На практике выбор способа подготовки и систем разработки и их параиэтров осуществляется в соответствие с требованиями "Норм технологического проектирования... " и с учетом технологических схем ведения очистных и подготовительных работ, а

- б -

также рекомендаций научно-исследовательских институтов, либо по аналогам. Исследованиям по применению способов подготовки и систем разработки, а также методам определения областей их применения посвящены труды: Шевякова Л. Д. , Звягина П. 3. , Су-доплатова А. Д., Бурчакова А. С. , Еремеова К М. , Зыкова Е М. , Курносова А. Ы. , Квона С. С., Ыадкина А. С. , Митейко А. И., Устинова М. И. , Харченко Е А., Видулина А. Е. , Воловика П. К , Денщи-кова К А., Зельвянского А. Ш. , Лещинского А. А., Ликальтера Л. А., Лебедева Е Е , Марианн Э. Г., Набродсва И. Е , Фридмана А. И., а также коллективов научных сотрудников ИГД им. А. А. Ско-чинского, Центрогипрошахта, ДанУГИ, МГй и других организаций.

Наиболее интенсивные исследования по установлению областей рационального применения различных технических решений по угольным шахтам велись в 60-70 годах и часть полученных результатов к настоящему времени значительно устарели в связи с изменением горно-геологических условий, средса* механизации очистных и подготовь, гельных работ, стоимости горно-шахтного сборудоваяия, цен на горные и прочие работы и т. д. Авторы этих исследований, как правило, использовали различные методы локальной оптк^выации, что яе гарантировало правильности предложенных рекомендаций с позиции всей шахты.

Действительно, задача построения областей рационального применения способов подготовки и систем разработки относится к задача нелинейного про!, ^¿ирования с булевыми переменными. В общем виде ее можно сформулировать следующим образом.

Для множества горно-геологических условий определить об-гясти применения технических решений, обеспечивающих экстремум

стоимостной функции в заданной системе ограничений горно-геологических характеристик участков месторождений и технических решений при условии их сопоставимости (рис.1).

С целью реализации задачи в указанной постановке был предложен комплекс взаимосвязанных моделей расчета и обоснования принимаемых решений, базирующийся на теории планирования численных экспериментов и принципах создания систем автоматизированного проектирования угольных предприятий. Данный комплекс Еклгачает модели (рис. 1): планирования численных экспериментов; автоматизированного формирования технологической схемы подземной части шахты в заданных горно-геологических условиях; комплексной оптимизации параметров и характеристик •пахты, расчета ее ТЭП и критериальных показателей; обработки результатов численных экспериментов и построения упрощенна зависимостей критериальных показателей от влияющих факторов; определения условий и построения областей рационального применения исследуемых технических решений. Модель планирования численного эксперимента предусматривает определение достаточного и необходимого числа экспериментов и реализуется поэтапно. Число проводимых экспериментов сводится к определению кординат так называемых "угловых точек", обеспечивающих примерно двух-трех процентную погрешность результатов проводимых расчетов во всем принятом диапазоне влияющих факторов. Перечень влияющих на выбор способа подготовки и систем разработки факторов определяется на основе анализа результатов работ, выполненных научно-исследовательскими и проектными организациями, отдельными авторами, а диапозон их изменения устанавливается по результа-

М|ДШ ЛЛШРОНШ числеын8г0 эксперимента

МОДЕЛЬ НТШШРШШГО ТОЩШШ ТЕХЯВДВГИЧЕСХИХ

схем пгш выработок

] 1 г [ д е л к т i

К = F (к)

три iim DnXjS Hrrun

Xiiuia ~ ^ Xirnmi ТДЕ Xte Ximin+ (XimdK Xtimn) ^t

в - заданное 53щ.ш к039?нциейта КОРРЕЛЯЦИИ

г f 4 <р и к пркиден

ДЛЯ ДПХМЕРИП ЩШДНАТЕШОСТИ

Я " (О " ест

«шипи 8]«д|>1« тан;»

Построить & = П &t U . t .

ГДЕ: (х-ММШШ SCEX ЮЗМШИХ СХЕМ ГОРНИХ 1ЫРАШ0К &Я-ГРИФ магистржш гягных supuotbh &,-граш шмшш ш/гшк

ДШМАТШОШШ СИСТЕМА КОМПЛЕКСНОЙ ШКМШЦИК 1ШТИ И РАСЧЕТЫ Т3П н КРИТЕРИАЛЬНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ

до зидииих И не р

определить Y = ( Yt, ,_.... Y„ ) € Dlj , Дш.дл» шорогв С = F ( X, Y. Н) — min (max;

при нешш . t й Y W R

ренлемштк Г. = у [ Л . П ^ I / ? К. „

iriiuii П = F ( Х.й Y ) /лох

x н y-шт1ешшн0 1ект0р с0с7шия пгмгвды. яе шимизириемых

и затимшраЕмнх характеристик шапи Du -Дискретно заданное мшнесш щможад значений Ylj___

модель лрштки

РЕЗЗШАШ ЧИСЛЕННОГО ЗКСШИЕШ К WMOJA.W ШШЕННЫИ ЗШСИМЗСГЕЙ

Модель амоштшршашго построения вшстей рционшнип применения

сгшш подготовки и

систем ршштки

i Определить влиякие каждого x tj на критерий (cj

- » "сГб ~

nf-и £ = £ IE^Li—й (О

dc = ± Ц (б-a)

2 (¡остришь С i. = f ( Xi., , X г , . . . .X Lj )

язстрсин границ» области применения

при j ^ л о б и и

Z

С, Fpt ( X, .

Л J

CPl FP ( X,, .... XtJ) = Fr ( X,,. ... X J= 1 cPl < c; - ... < cPl™

Рис 1. Структура комплекса моделей определения условий национального применения способов подготовки'и систем разработки.

там анализа условий отработки свободных участков Донецкого угольного бассейна, по отношению к которым и выполнен основной цикл исследований. Благодаря этому анализу установлено пять основных влияющих факторов: мощность (т), угол падения (Ь) и природная газоносность пластов угля (0), показатель степни устойчивости влияющих пород (Ю, производственная мощность шахты (Аш) или производственная мощность отдельных частей шахтного поля (шзхтоучастков) (Ах). Диапазон варьирования указанных

о

факторов принимался: ш=0,6-2,5 м, 1.=3-18, Ц=3-35 и/т сухой беззольной массы, Аш=0,6-3,0 млн. т/год, N=1 при устойчивых породах, N=2 при среднеустойчивых, N=3 при неустойч1шых породах.

При условии пяти влияющих факторов число узловых точек по каждому способу подготовки и системе разработки, как показали расчеты, должно быть 85. Их координаты определялись с использованием оригинального пакета прикладных программ, разработанного к. т. н. Вололельским II Л , и учитывались при расчете ТЗП и критериальных показателей.

Модель автоматизированного формирования- технологических схем подземкой части обеспечивает построение обсешахтной вентиляционной и транспортной сети шахты в заданных координатах узловых точек и принятых горно-геологических условиях путем исследования возможных комбинаций участковых схем ведения очистных и подготовительных работ.

Усдель (система) комплексной оптимизации параметров и характеристик шахты и расчета ТЭП и критериальных показателей сфсрмирорвана по результатам сопоставительного анализа моделей и методов обоснования технических решений, предложенных раз-

- 1С -

личными учеными и специалистами. Результаты данного анализа свидетельствуют, что в наибольшей степени ранее изложенной постановке задачи отвечает ЭММ "Основные положения проекта пакты" разработанная в рамках системы "САПР-уголь" при непосредственном участии автора. ЭММ позволяет укрупненно расчитать технико-экономические показатели шахтоЕариантов б заданных горно-геологических условиях и выбрать рациональное сочетание основных параметров и характеристик шахты. К числу основных оп-тимиаируемых проектных решений относятся: мощность шахты; порядок и параметры отработки пластов, блоков, горизонтов, панелей; способ, схема и параметры вскрытия; способ, схема и параметры подготовки; система и параметры разработки; схема и параметры вентиляции шахты, блоков, панелей и выемочных участков; вид и параметры основного и вспомогательного транспорта; количество и размеры выемочных полей и порядок их отработки и пр. При этом решаются следуицгэ задачи: расчет промышленных запасов и метакообилъность; определение усредненных характеристик выемочных полей на основе данньх локальных участков пласта; расчет нагрузок на очистные забои по горнотехническому и газовому факторам, с. также нагрузок на выемочные поля; расчет грузопстскоз по горным пыраСоткаь: и выбор количества и типоразмеров ленточных и пластинчатых конвейеров; определение количества локомотк'юя и вагонеток-, расчет количества воздуха по вьфчботкам и шахте в делом; выбор способа охраны, типа крепи и сечений горных выработок; расчет объемов горных работ в периоды строительства и эксплуатации Ьахты, капитальных, эксплуатационных и трудовых затрат по отдельным процессам, объектам и

шахте в целом; вычисление количества и стоимости товарной продукции, прибыли и критериальных показателей, а также выбор рационального сочетания проектных решений по шахте.

При решении поставленной задачи были приняты:

- два основных критерия - суммарный народно-хозяйственный эффект, предложенный профессором А. С. Астаховым, в дальнейшем именуемый динамическим критерием, и удельные приведенные затраты - статический критерий;

- три вспомогательных критерия - удельные средневзвешенные затраты, предложенные академиком А. Г. Аганбегяном, удельные приведенные капитальные и эксплуатационные затраты.

Модель обработки результатов численных экспериментов позволила подобрать аппроксимирующую зависимость и определить степень влияния учитываемых факторов на указанные критериальные показатели. Оценка аппроксимирующих зависимостей производилась по средней относительной погрешности и остаточному среднеквадратичному отклонению. Степень влияния учитываемого фактора на критериальные показатели оценивалась на основе интегрирования частных производных. При построении упрощенных зависимостей отбор влияющих факторов осуществлялся с использованием критерия Фишера. Если теоретическое значение какого-либо из влияющих факторов оказывалось больше расчетного, то он исключался из аппроксимирующей зависимости.

Таким образом, для критериез удельные приведенные затраты, средневзвешанные приведенные затраты, удельные приведенные капитальные затраты и удельная средневзвешенная себестоимость были получены упрощенные зависимости вида

С = £а0*&а'

Для кретерзш суммарный народно-хозяйственный эффект вида

гдо а0- ае - таблично заданна коэффициенты для какого критерия.

Анализ результатов, проседанных тззаш образом исследований, свидетельствует:

1. Относительная погресаость полученных зависшлостей 1сри-териальных показателей от в.згящ!.12 факторов кзнызе 10%, а их коэффициент детерминации кэ^уЗлзтся в пределах 0,637-0,946, что сввдедьствует о налички еысо$ззй сеязи ькзвду критериями и влйяещш факторами. Экспернд^ктал^псо значение критериев С-л-пюра для всех зависимостей превышает его теоретическое значение.

2. Во всей диапазоне вжшведк факторов при переходе от одного исследуемого шахтоварианта к другому практически не изменяется капитальные затраты по водоотливу, благоустройству поверхности, погрузочно-складскому и нелезнодорожному комплексам, траспорту и отвалообрайованию породы, АСУ ТП, объектам пнеь.^энерпш и автодорогам, а таюяе эксплуатационные расходы по поверхностному комплексу. Поэтому, эти составляющие критериальных показателей моано не учитывать при принятии решений по подготовке и систетй! разработки шахтных полей Донбасса.

3. При Есех исследуемых шахтовариантах при увеличении мощности сахтсучасткоь и разрабатываемых пластов все анализируемые кр>ттеркалькые показатели уменьшается, а возрастание угла г.алекия, естественной газоностности и степени пучения почвы

яластов приводит к соатветствувдзму увеличению этих показателей, причем наиболее чувтаите.ы>ными на подобные изменения сказываются удельные приведенные капитальные затраты.

4. Степень влияния факторов на критериальное показатели грп исследуемых пахтовариаятах различна: при погоризонтной подготовке со столбовой системой разработки увеличение шщцос-тн пахты на 10% приводи? к сшшэнкн удельных приведенных затрат на 8,4%, удельной средневзвешенной себестоимости - на 9,1% и средневзвешенных приведенных затрат - на 6,8%; при сплошной системе разработки при том кэ способе подготовки зги значения составят соответственно 4,77., 3,6% и 4,4%, а для панельного способа подготовки со столбовой и сплошной системой разработки - 8,2%, 8,4% и 7,1%. Аналогичное влияние оказывает и косность пласта. При переходе же от устойчивых пород к неустойчивым при погоризонтной подготовке со столбовой системой разг-'.Ьччта удельные приведенные затраты увеличиваются на 3,7%, а пс" панельной подготовке и при той же системе разработки они гозрас-тают на 7] 52.

5. Степень изменения того или иного критериального показателя зависит от начального состояния влияющего фактора. Так, при уменьшении мощности пласта с 1м до 0,8м (на 20%) при панельной подготовке со столбовой системой разработки приведенн-ные затраты увеличивыаются на 9,9%, а при изменении мощности пласта с 1,2м до 1м (на 15,2%) численное значение критерия возрастает на 7,9%, хотя в обоих случаях этот фактор меняется примерно на одну и ту не величину.

6. Исследуемые факторы, как правило, оказывают слабое

Елияние на капитальные затраты и эксплуатационные расходы по рекомендуемым к учету (при выборе схем подготовки и систем разработки) основным и вспомогательным процессам и объектам. Коэффициент детерминации выявленных закономерностей затрат и расходов по этим процессам и объектам составляет 0,177-0,536, а относительная погрешность колеблется от 11,5 до 30,17.. Исключением является подготовительные и очистные работы, а также подъем по стволам, которые оказывают существенное влияние (коэффициент детерминации от 0,627 до 0,783 при относительной погрешности от 1,5 до 10%) на показатели себестоимости угля.

7. Выявленные в результате исследований закономерности величины критериальных показателей от уровня капитальных затрат и эксплуатационных расходов описываются уравнениями типа

К - а П 31

ы

где 31-затраты или расходы по 1-ому процессу или объекту; 1=2,3,...,7 -при расчете К по составляющим капитальных затрат, 1=2,3,...,8 -то хв по элементам эксплуатационное расходов.

8. Исследования характера изменения критериальных показателей при коррекции значений составлявших капитальных затрат и эксплуатационных расходов свидетельствуют о разнонаправленном влиянии этой коррекции на величину того или иного критерия. Так, при увеличении капитальных затрат на оборудование подготовительных забоев на 10% суммарные приведенные затраты возрастают на 1,4%, а удельные приведенные капитальные затраты уменьшаются на 0,4%. При этом степень влияния затрат и расходов по перечисленным ранее процессам и объектам на критериальные покааягели эффективности схем подготовки и систем раара-

ботки может быть раечитана по формуле:

К13 - (Зис*/Зноб) - (100/( 100+Х1исх ) где ЗцСхи Зно6~ исходные и измененные заграгы и расходы по х-ому процессу или объекту; Х1иСу - то лэ в процентах.

Пэстроение областей рационального применения исследуемых шахтсзариантов закаталось в разделении многомерней области исследования (образованной горно-геологическими и техническими факторами, влияющими на выбор того или иного 'технологического решения) на многомерные подобласти, исходя из следующего условия: значение принятого критерия оптимальности в каадой точке области применения одного из сравниваемых технологических решений должно быть экстремальным (минимальным, максимальным) по сравнению со значением критерия для других решений.

При этом определялись координаты изолиний равны»; критериальных показателей при сравниваемых решениях, как функь^-й влияющих факторов, и на основе упрощенных моделей расчета критериальных показателей для каждого из сравниваемых' шахтовариантов строились уравнения разделительных поверхностей, оконтури-вающих области рационального применения исследуемых решений.

Для всего принятого набора критериальных показателей при точности результатов 10% был получен единый вид аппроксимирующего уравнения разделительных поверхностей: ' » а, а6

га = Ср1/Ср1 = а,*А *т *м

/ "

где Ср1, Ср1 - значения 1-ого критериального показателя по сравниваемым шахтовариантам;

а, -а6 - таблично заданные расчетные мэ:-ффицибнты.

- 16 -

С целью определения устойчивости установленных таким образом областей рационального применения способов подготовки и систой разработки к возможным изменениям как влияющих факторов, так и ТЭП основных и вспомогательных процессов и объектов быса проведена серия экспериментов. При этом уравнение разде-лжеелаиых поверхностей было представлено в виде Zrv»Kj*ZK¿

где Kj - расчетный коэффициент, учитывающий изменение горво-геологических условий при построении областей рациональ-

п

кого применения по j-ыу критерию, Kj-Ubji

L'{

bji - расчетный коэффициент, учитывающий влияние 1-ого фактора на j-ый критериальный показатель.

п - число учитываемых факторов.

Вычислив Z-Zn-ZK-F( А, ш, L, Q, N), можно определить характер изменения конфигурации ранее установленных областей применения способов подготовки и систем разработки при изменении горно-геологичэских и технических факторов.

Аналогичным образом по величине коэффициента Kaj выявлялась степень деформации областей рационального применения анализируемых технических решений при изменении затрат и расходов по процессам и объектам, влияющими на критериальные показатели. Проведенные на этой основе исследования степени изменения областей рационального применения способов подготовки и систем разработки при флюктуации горно-геологических и технических условий, а также ТЭП влияющих основных и вспомогательных процессов и объектов свидетельствуют о следующем.

Основное влияние на конфигурацию указанных областей раци-

снального применения оказывают мощность тахтоучастка и вынимаемая мощность разрабатываемых пластов. Далее по своей значимости на конфигурацию этих областей оказывают влияние естественная газоносность, угол падения пластов и степень устойчивости пород.

Из основных и вспомогательных технологических процессов на эти области наибольшее влияние оказывает величина капитальных затрат и эксплуатационных расходов по процессам: оборудование очистных и подготовительных забоев, проведение и поддержание горных выработок, вентиляция. Так, при увеличении капитальных затрат по оборудованию подготовительных забоев на 10% область использования сплошной системы разработки, построенная по критерию удельные приведенные затраты, по сравнению со столбовой системой разработки по погоризонтной подготовке увеличивается на 1,4%.

Стоимость горных работ оказывает примерно одинаковое .слияние на все критериальные показатели, кроме показателей дь-кьгх средневзвешенных затрат и динамического критерия, ¿жатому, з уравнение разделительных поверхностей можно подставить единое значение коэффициента изменения численных значений указанных критериев, вследствие возможной флюктуации цен. При этом отношение коэффициентов изменения критериальных показателей при сопоставляемых вариантах способов подготовки и систем разработки пр;*мерно равно единице, что свидетельствует об устойчивости границ областей применения. Области же применения исследуемых решений, установленные.по критериям средневзвешенные приведенные затраты и динамическому, деформируются при измене-

ник цен на горные работы е соответствующем направлении. Следовательно, в условиях изменения цен Оолее приемлимыми критериальными показателями для выбора способов подготовки и систем разработки являются вспомогательные критерии.

Принятые для оценки эффективности способов подготовки и систем разработки критериальные показатели оказывает значительное влияние на размеры и конфигурацию областей их рационального применения. Так, область рационального применения сплошной ситемы разработки при погоризонтной подготовке, построенная по статическому критерию на ЗОХ меньше, чем аналогичная область, определенная по динамическому критерию (рис.2).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате выполненных исследований в работе дано новое решение актуальной научной задачи обоснования условий рационального применения способов подготовки и систем разработки шахтных полей с пологим и наклонным залеганием пластов. Задача решается с использованием автоматизированного комплекса моделей планирования численного эксперимента, формирования технологической схемы горных выработок, комплзксной оптимизации технических решений и расчета ТЗП способов подготовки и систем разработки, обработки результатов наблюдений и формирования укрупненных моделей расчета критериальных показателей и определение условий и областей рационального применения исследуемых технических решений. На основе проведенных исследований установлено:

1. Построение областей рационального применения способов

Рис. 2. . Области рационального применения погоризонтного и панельного способов подготовки при сплошной и столбовой системах разработки. Области построены при фиксированных эначени-

0

ях: а) 0=10 м. куб/г. с. б. м; X =5

б) Ал=-1,5 млн. т; =5°

подготовки и ситем разработки должно осуществляться комплексно с учетом взаимосвязей между отдельными технологическими звеньями, формирующими технологическую модель шахты, фи этом, целесообразно применять автоматизированную систецу обоснования условий применения способов подготовки и систем разработки, базирующеюся на теории принятия 'реюэний и подсистема "Основные положения проекта шахты" САПР-уголь.

2. Расчет критериальных показателей технических решений по способам подготовки и системам разработки целесообразно производить с использованием предложзнных в работе укрупненных моделей, реакция которых на изменение исследуемых горно-техни-чзских факторов свидетельствует о хороаей сходимости результатов детальных и упрошенных расчетов: ошибка в определении критериев и колеблется от 1,5 до 9,5£. Экспериментальное значение критериев Филера для всех зависимостей превышает его теоретическое значение, что говорит о наличии высокой степени связи между критериями и влияющими факторами.

3. На величину принятых в работе критериев оптимальности наиболлшее влияние оказывают мощность шахтоучастков и вынимаемая мощность пласта, а также такие составляющие критериальных показателей, как (в порядке убывания): капитальные затраты и эксплуатационные расходы на горные работы, стоимость оборудования очистных и подготовительных забоев, капитальные и эксплуатационные расходы по подземному транспорту, вентиляции и подъему.

4. Целесообразность использования исследованных в работе технически." решений кокет Сыть установлена на основе предло-

жвнных моделей разделительных поверхностей областей рационального применения способов подговки и систем разработки, которые легко корректируется при изменен:« уровня цен. На размеры и юэнфигурацию этих областей существенное влияние оказывают как вынимаемая мощность разрабатываемых пластов и мощность шахтоу-частков, так и принятые критериальные показатели.

5. Практическое использование предложенной автоматизированной системы свидетельствует о ее высокой эффективности при проектировании новых и реконструируемых шахт в различных горно-геологических условиях.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах автора:

1. Модель принятия проектных решений с учетом неопределенности исходных данных. Сб. Совершенствования проектк'-?а..чя предприятий угольной промышленности. Ы., ЦНИЭИуголь, 1984 схр. 111-123 (Соавтор Бишеле ИВ.).

2. Способ охраны и виды крепей при укрупненных проектных проработках. Сб. Совершенствование премирования и улучшение качества проектов предприятий отрасли. М. , ЦНИЭИуголь, 1985, стр. 35-41 (Соавтор Платков М.П.).

3. Обоснование основных проектных решений по угольным шахтам с использованием средств САПР-уголь. В сб. ИГД СО АН СССР "Оптимизация и автоматизация проектных решений в горном деле". Нэвосибирск, 1987, стр. 31-34 (Соавтор китейко А. И.).

4. Результаты использования САПР при разработке ТЭО шахты. Сб. Совершенствование информационного обеспечения при проектировании и строительстве горнодобывающих предприятий, Тби-

лиси, 1989, стр. 47-48.

5. Результаты использования экономико-математической модели щахты "ОПП-СГ для построения области рационального применения сплошной и столбовой систем разработки при панельном и псгоризонтном способах подготовки. Сб. докладов Оптимизация технологических процессов при проектировании, строительстве и эксплуатации горных предприятий, Тбилиси, 1990, стр. 60-63.

6. Выбор структуры экономико-математической модели для установления областей рационального применения. Основных проектных решений. Сб. докладов Оптимизация технологических процессов при проектировании, строительстве и эксплуатации горных предприятий, Тбилиси, 1990, стр. 79-8G.

7. System analysis and determination of parameters and rational methods . for development arid working Coal in great depth, (доклад на второй национальной конференции)» 4CCSF, Сст-рава, 1990,(Соавтор Митейко А. И.).

8. Исследование влияния горно-технлчэеких факторов на составляющие критериального показателя эффективности способов подготовки и систем разработки. Сб. докладов 'Освоение Сазы минеральных ресурсов Грузии и аспекты ее технико-экономического развития. НГГО Грузии, Тбилиси, 1991, стр. 36-37.

9. Выбор критериев оценки условий и областей рационального применения способов подготовки и систем разработки, требований к экономико-математической модели. Сб. докладов Освоение базы минеральных ресурсов Грузии и аспекггы ее технико-экономического развития. НГГО Грузии, Тбилиси, 1931, стр. 24-25.