автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.18, диссертация на тему:Математическое моделирование для обоснования принятия решений в процессах добычи калийных руд

На правах рукописи

ШПУРГАЛОВ Юрий Анатольевич

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДЛЯ ОБОСНОВАНИЯ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ В ПРОЦЕССАХ ДОБЫЧИ КАЛИЙНЫХ РУД

Специальность 05.13.18 - Математическое моделирование,

численные методы и комплексы программ

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва 2004

Работа выполнена на кафедре горных работ в Белорусском национальном техническом университете (БИТУ)

Научный консультант доктор технических наук, профессор Богатое Борис Александрович

1

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук, профессор Хайруллин Рустам Зиннатулович доктор технических наук, профессор

Ириков Валерий Алексеевич доктор технических наук, профессор Макаров Владимир Федорович

Ведущая организация - Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН (г.Москва)

ф Защита состоится «/$» ноября 2004г. /о часов на заседании диссертационного совета Д-212 128 02 при Московском государственном горном университете по адресу: 119991 ГСГ1-1 г.Москва, Ленинский пр. 6

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного горного университета

Автореферат разослан октября 2004г.

Ученый секретарь диссертационного совета

канд. технических наук, доцент А.Э. Адигамов

Е005-4 1

12909 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертации. Возрастающая потребность отечественных сельхозпроизводителей в калийных удобрениях, устойчивый спрос на них на мировом рынке диктует необходимость интенсификации добычи калийных руд при одновременном снижении отрицательного влияния ведения горных работ на окружающую среду. Выполнение этих требований обеспечивается за счет одновременной отработки большого количества участков шахтного поля и использования разнообразных в зависимости от горногеологических условий и требований природоохранных мероприятий, высокопроизводительных организационно-технологических схем добычи руды, существенно отличающихся друг от друга значениями своих технико-экономических показателей. Такое разнообразие ведения горных работ требует внедрения специальных мер, повышающих эффективность.

Одним из способов повышения эффективности современного производства и одновременно одной из проблем является более масштабное использование вычислительных средств и информационных технологий для обоснования решений при проектировании развития производства, планировании его ТЭП, организации производственных процессов, выборе технологии. Причем обоснование этих решений должно выполняться исходя из представлений системного анализа.

Существующая практика оптимизации технико-экономических показателей производственной деятельности калийных рудников (ТЭП ПДКР) как большой системы, включающей в себя ряд взаимосвязанных подсистем, не в полной мере удовлетворяет современным требованиям калийной отрасли. По сути реальная практическая проблема упрощается с целью сведения ее к известной математической задаче. Это выполняется в несколько этапов: 1-й раз на стадии ее формулировки путем объявления несущественными ряда зависимостей и параметров; 2-й раз она упрощается в процессе формализации; 3-й раз - когда выбирается метод ее численного решения. Затем доказывается, что решения реальной и вновь полученной задачи неким счастливым образом совпадают. Доказательство выполняется экспериментально. Такой подход не всегда дает желаемый результат.

Значительный вклад в теорию и практику оптимизации деятельности горнодобывающих предприятий на основе математических методов внесли А.С.Астахов, БАБогатов, А.С.Бурчаков, В.И.Ганицкий, М.А.Журавков, ААПетросов, С.С.Резниченко, Ф.Н.Рогинский, Е.И.Шемякин. Результаты их исследований могут служить методологической основой для решения многих важных проблем. Однако эти исследования не в полной мере

пригодны для решения задачи К>С НАЦИОНАЛЬНАЯ[ БИБЛИОТЕКА С.<1 О»

АЦИ0НАЛЬ«АЯ1 1БЛИОТЕКА , I

оптимизации ТЭП Г1ДКР в силу отличительных особенностей горногеологических характеристик различных месторождений и физико-технологических процессов их разработки.

Поэтому разработка математических моделей для обоснования решений, направленных на оптимизацию технико-экономических показателей калийных рудников на различных этапах их жизненного цикла, и, как следствие, увеличение прибыли от промышленного использования тонны балансовых запасов руды, исходя из представлений системного анализа и современных информационных технологий, является актуальной научной проблемой.

Целью работы является разработка методов и алгоритмов для обоснования принятия решений при проектировании развития горных работ, их планировании, организации взаимодействия очистных и проходческих комплексов, выборе технологии ведения горных работ на основе установленных зависимостей производственных показателей калийных рудников от факторов, определяющих принятые решения, и, как следствие, увеличение прибыли от промышленного использования тонны балансовых запасов руды месторождения.

Для достижения цели исследования решаются следующие научные задачи:

1.Разработать методологию более эффективного использования результатов решения прикладных задач горного производства других отраслей применительно к задачам оптимизации ТЭП ПДКР

2 Формализовать наиболее общую задачу оптимизации ТЭП ПДКР, пригодную для различных этапов жизненного цикла рудников исходя из представлений системного анализа и современных информационных технологий.

3. Разработать методологию построения и использования имитационных моделей для решения задач оптимизации ТЭП ПДКР, формализованных в виде аналитических задач.

4.Разработать методологию построения и использования специальных интеграционных математических моделей для решения сложных аналитических задач оптимизации ТЭП ПДКР

5. Разработать интеграционную математическую модель для получения численного решения нелинейной аналитической задачи оптимизации ТЭП ПДКР применительно к условиям рудников РУП «ПО «Беларуськалий»».

6.Разработать теоретические основы информационного обеспечения численного решения на ЭВМ задач оптимизации ТЭП ПДКР РУП «ПО «Беларуськалий»» в виде информационных математических моделей, провести необходимые исследования физико-технологических процессов добычи калийных руд, в том числе и статистические, обеспечивающие построение адекватных моделей моделируемым

процессам. Обосновать адекватность и достоверность математических моделей, используемых для оптимизации ТЭП ПДКР РУП «ПО «Беларуськалий»».

Основная идея работы. Зависимость производственных показателей калийных рудников от факторов определяющих принятые решения при проектировании развития горных работ, их планировании, организации работ очистных и проходческих комплексов, выборе технологии ведения горных работ, формализуется в виде аналитической нелинейной экономико-математической задачи, для решения которой используются специально разработанные интеграционные математические модели, представляющие собой объединение (интеграцию) аналитических, имитационных, в том числе интуитивных эвристических моделей.

Объект исследования - производственная система «калийный рудник».

Предмет исследования - закономерности функционирования производственной системы «калийный рудник» и методологические принципы обоснования решений, направленные на оптимизацию показателей ее производственной деятельности.

Методы исследования - методы математического моделирования, в том числе методы имитационного моделирования, обоснования решений, системного анализа, математической статистики и экспертных оценок Применялась количественная и качественная оценка связей и отношений в производственной системе «калийный рудник».

Научные положения представляемые к защите.

1. Результаты решения прикладных задач горного производства других отраслей применительно к оптимизации ТЭП ПДКР следует использовать по специально разработанному для этой цели алгоритму, содержащему в виде составных частей алгоритм выбора метода исследования, алгоритм формулировки задания на решение практической проблемы научными методами, формулировки и формализации вытекающей из нее научной задачи, алгоритм получения ее численного решения на основе использования решений задач горного производства других отраслей, проверки решения на адекватность и достоверность.

2. Наиболее общую задачу оптимизации ТЭП ПДКР, пригодную для различных этапов жизненного цикла рудников и удовлетворяющую потребностям современного производства, следует формализовать исходя из представлений системного анализа, современных информационных технологий в виде аналитической нелинейной экономико-математической модели, построенной на основе установленных зависимостей производственных показателей рудников от факторов, определяющих их значения при проектировании развития

горных работ, их планировании, организации взаимодействия комплексов добычного и проходческого оборудования, выборе технологии ведения горных работ.

3. Численную реализацию формализованной нелинейной математической задачи оптимизации ТЭП ПДКР следует выполнять по представленному алгоритму с использованием, в зависимости от предъявляемых требований к результатам решения задачи, специально разработанных и названных интеграционными математических моделей или специально разработанных имитационных моделей.

4 Интеграционную модель для численной реализации задач оптимизации ТЭП ПДКР применительно к условиям рудников РУП «ПО «Беларуськалий»» следует строить по разработанному алгоритму, включающему алгоритм использования интуиции исследователя для получения более точного решения с минимальными затратами.

5. Информационное обеспечение численного решения задач оптимизации ТЭП ПДКР следует формировать по разработанной методике, представляющей собой правила построения базы данных в автоматизированном режиме на основе разработанных специальных информационных математических моделей физико-технологических процессов добычи калийных руд

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, сформулированных в работе, подтверждаются:

- корректным применением методов математического моделирования, инженерного и регрессионного анализа, системным характером теоретических исследований;

- использованием представительного статистического материала по результатам управления процессами добычи калийных руд;

- проведением численного эксперимента, подтверждающего соответствие с 90%-ной доверительной вероятностью реальных ТЭП ПДКР показателям, рассчитанным по методике, предложенной в диссертационной работе, а также подтверждающего надежность планов развития горных работ, разработанных по предложенной методике, которая составила 81%;

- их преемственностью и соответствием теоретическим и прикладным исследованиям, выполненным в стране и за рубежом.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- впервые разработана методология использования результатов решения прикладных задач горного производства других отраслей применительно к задачам оптимизации ТЭП ПДКР, позволяющая решить отдельные практические задачи с меньшими затратами и без привлечения инженерно-технических работников со специальной математической подготовкой;

- установлена взаимозависимость ТЭП ПДКР и факторов, характеризующих принятые решения, при проектировании развития горных работ, их планировании, организации взаимодействия комплексов добычного и проходческого оборудования, выборе технологии ведения горных работ, в виде нелинейной экономико-математической модели, содержащей как непрерывные, так и бинарные переменные;

- разработан и представлен метод численного решения задач оптимизации ТЭП ПДКР, формализованных в виде сложных (нелинейных) аналитических задач, основанный на использовании принципов имитационного моделирования и современных вычислительных средств, отличающийся тем, что по представленному алгоритму решение изначальной аналитической задачи заменяется поиском неизвестных на имитационной модели;

- разработаны специальные интеграционные модели, предназначенные для численного решения задач оптимизации ТЭП ПДКР, формализованных в виде нелинейных математических задач, отличающиеся тем, что включают в себя преимущества интуитивных, имитационных и аналитических моделей, а также предложен метод их представления в виде функциональных блок-схем модулей и их информационных потоков, обеспечивающий постановку инженерной задачи инженеру-программисту для окончательного построения модели в виде программы для ЭВМ;

- впервые разработано информационное обеспечение численного решения на ЭВМ задачи оптимизации ТЭП ПДКР, представленное совокупностью информационных математических моделей, в том числе моделью положения в пространстве фронтов очистных и подготовительных работ, моделью работы рудника, моделью геологического строения месторождения, моделью очистных и подготовительных работ на участке шахтного поля и др.;

- установлены зависимости себестоимости добычи руды на участке шахтного поля от среднемесячной производительности очистных комплексов, их типов и технических характеристик, в виде гиперболических выражений, сформулированы и обоснованы гипотезы, позволяющие систематизировать процесс построения математических моделей добычи калийных руд.

Практическая значимость работы заключается в том, что полученные результаты позволяют:

- создать на базе разработанной методики обоснования решений, направленных на оптимизацию ТЭП ПДКР и современных информационных технологий, концепцию управления калийными рудниками, пригодную для различных этапов их жизненного цикла и тем самым улучшить технико-экономические показатели отработки калийных месторождений;

- решать на базе разработанных интеграционных и информационных моделей различные конкретные задачи по выбору оптимальных вариантов развития горных работ на рудниках, при планировании ТЭП рудников, выборе технологии ведения горных работ, организации работ очистных и проходческих комплексов с целью обеспечения повышения прибыли от промышленного использования тонны балансовых запасов руды;

- создать с использованием современных информационных технологий, разработанной методики обоснования решений, интеграционных и информационных математических моделей процессов добычи калийных руд концепцию построения автоматизированной технологической линии проектирования объектов горного производства, тем самым улучшить ТЭП проектируемых объектов и получить реальный экономический эффект при их строительстве;

- использовать оптимизационные интеграционные модели и информационные математические модели физико-технологических процессов добычи калийных руд в процессе обучения студентов горных специальностей при выполнении лабораторных, курсовых и дипломных работ, а также при изучении специальных курсов, методика проведения которых построена на базе информационных технологий.

Личный вклад автора состоит в постановке задач исследования, их решении и анализе полученных результатов; в разработке концепции обоснования решений в процессах добычи калийных руд, построенной на базе современных информационных технологий; получении зависимостей ТЭП ПДКР от факторов, характеризующих принятые решения; разработке интеграционных и информационных математических моделей процессов добычи калийных руд, а также методики их использования для численного решения оптимизационных задач горного производства, формализованных в виде нелинейных математических моделей.

Реализация результатов работы. Результаты выполненных исследований внедрены на РУП «ПО «Беларуськапий» в качестве моделей оседаний и деформаций земной поверхности, используемых для технико-экономической оценки последствий ведения горных работ, а также в качестве математических моделей для прогнозирования развития горных работ до 2010 года, примененных при выполнении заказ-наряда РУП «ПО «Беларуськалий» «Сравнительная оценка и выбор оптимального варианта отработки Старобинского месторождения с закладкой и без закладки выработанного пространства на период до 2010 г.».

В ОАО «Белгорхимпром» результаты исследований внедрены в качестве основополагающих методик и математических моделей при разработке и совершенствовании современных технологий проектирования на базе ЭВМ. Результаты исследований использованы

в учебном процессе кафедры «Горные работы» БИТУ в качестве лабораторных работ.

Апробация результатов работы. Результаты исследований, выполненных в диссертации, докладывались на следующих международных, всесоюзных и республиканских научно-технических конференциях: Республиканская научно-техническая конференция «Опыт создания и пути повышения эффективности функционирования автоматизированных систем управления предприятиями и технологическими процессами» (Гомель, 1985); Международная научно-техническая конференция «Ресурсо- и энергосберегающие технологии в химической промышленности и производстве строительных материалов», БГТУ (Минск, 2000); Международная научно-техническая конференция «Вклад Вузовской науки в развитие приоритетных направлений производственно-хозяйственной деятельности», БГПА (Минск, 2000); Международная научно-техническая конференция «Новые технологии рециклинга вторичных ресурсов», БГТУ (Минск, 2001); Международная научно-техническая конференция «Потенциал науки -развитию промышленности, экономики, культуры, личности», БГПА (Минск, 2002); Международная научно-техническая конференция «Наука -образованию, производству, экономике», БГПА (Минск, 2003); Международная научно-техническая конференция «Неделя горняка -2004», МГГУ (Москва, 2004).

Публикации. По теме диссертации опубликована 41 научная работа, в том числе 1 монография, 23 статьи в научных журналах, из них 5 - в изданиях, рекомендованных ВАК России.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка использованной литературы из 174 наименований, шести приложений, содержит 50 рисунков, 18 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Анализ показателей работы рудников РУП «ПО «Беларуськалий»», в том числе и статистический, показал, что такие показатели, как объем добычи руды, содержание КС1 в руде, процент содержания нерастворимого остатка и др., значительно изменяются во времени Стохастический случайный разброс показателей работы рудника свидетельствует о необходимости совершенствования методов обоснования решений при проектировании развития горных работ, планировании их ТЭП, организации работ очистных и проходческих комплексов, выборе технологий ведения горных работ.

Выполненные исследования позволили заключить, что предпроектные исследования, проектирование новых рудников, модернизация действующих рудников, все это наиболее ответственные и

взаимосвязанные этапы их жизнедеятельности, когда закладываются и формируются основные технические решения, определяющие в дальнейшем значения технико-экономических показателей их производственной деятельности. Также были исследованы организационно-технологические и физические особенности добычи калийных руд, существенно влияющие на процесс оптимизации. К основным из них относятся' ограниченность запасов калийных руд; необходимость дорогостоящих природоохранных мероприятий, сравнимых с затратами на добычу руды; необходимость сохранения водозащитной толщи; наличие нескольких сближенных пластов полезного ископаемого, что позволяет вести их одновременную отработку; использование на очистных работах разнотипных организационно-технологических схем и типов очистных и проходческих комплексов; значительное различие ТЭП отрабатываемых участков шахтного поля в зависимости от их горно-геологических характеристик, применяемых организационно-технологических схем отработки и типов входящего в их состав оборудования; большое количество забоев, одновременно находящихся в работе, значительная разветвленность транспортных конвейерных линий; наличие попутной добычи при подготовительных работах и незначительные затраты на поддержание подготовительных выработок.

Выполненный анализ особенностей управления и характеристик производственной деятельности рудников позволил заключить, что существующая практика обоснования решений, направленных на оптимизацию ТЭП ПДКР, не в полной мере удовлетворяет современным требованиям производства, характеризующегося наличием сложных взаимосвязанных физических и организационно-технологических процессов. Прежде всего необходим системный подход в решении задач оптимизации ТЭП ПДКР, базирующийся на совместном решении задач проектирования развития горных работ, планирования их технико-экономических показателей, организации работ очистных и проходческих комплексов, выбора технологии добычных работ, что невозможно без соответствующего математического аппарата и исследований, позволяющих применять для решения вышеназванных задач современные информационные технологии В результате был определен объект исследования - калийный рудник, а также решаемая прикладная проблема, состоящая в разработке методов и алгоритмов для обоснования принятия решений при проектировании развития горных работ на руднике, планирования их технико-экономических показателей, организации работ очистных и проходческих комплексов, выбора технологии ведения очистных и подготовительных работ, оптимизации вышеназванных показателей и, как следствие, для решения технико-экономической проблемы - увеличения прибыли от промышленного

использования балансовых запасов руды. Выполненные исследования позволили заключить, что наиболее эффективным методом решения вышесформулированной прикладной проблемы, является метод математического моделирования, включающий моделирование физико-технологических процессов добычи калийных руд.

Установлено, что существует определенный класс современных задач добычи калийных руд, для решения которых можно успешно применять изученные приемы решения прикладных задач горного производства, разработанные для других горных отраслей.

Такой подход, используемый совместно с методами математического моделирования и возможностями информационных технологий, позволяет решить многие практические проблемы оптимальной добычи калийных руд. Вместе с тем на практике он используется недостаточно эффективно. В качестве основных причин, снижающих эффективность применения такого приема, указаны: неточность и некорректность сформулированных и формализованных подлежащих решению практических проблем; отсутствие у инженеров-производственников информационной базы данных о применяемых методах научных исследований, существующих математических моделях, математических методах оптимизации, известных решениях задач, выполненных для других отраслей горного производства; недостаточная координация и согласованность действий основных участников процесса - инженеров-производственников, исследователей, инженеров-программистов.

Выполненные в данной главе исследования позволили установить ряд закономерностей, снижающих негативное влияние вышеназванных причин на поиск решения задач оптимальной добычи калийных руд. Разработан алгоритм формулировки задания на решение практических проблем научными методами и вытекающие из нее формулировки и формализации научной задачи. Данный алгоритм представлен в виде блок-схемы процедур. Каждый блок обозначает выполнение определенной операции (процедуры), которая в свою очередь может состоять из подпроцедур. Отличительной особенностью разработанного алгоритма является то, что он взаимоувязывает разработку задания на решение практической проблемы научными методами, постановку научной задачи и ее формализацию. Формирование информационной базы данных о возможных подходах и средствах решения оптимизационных задач добычи калийных руд заключается в классификации и разработке алгоритма выбора методов научных исследований для решения прикладных задач; разработке алгоритма выбора соответствующих прикладной задаче математических моделей процессов горного производства; разработке алгоритма выбора математического метода (аппарата) оптимизации. Вышеназванная

информационная база данных представлена в виде классификационных блок-схем Алгоритмы поиска и выбора необходимой информации, исходя из характеристик решаемой проблемы, также реализованы и представлены в виде блок-схемы процедур (операций) Для координации и согласованности действий инженеров-производственников, исследователей и инженеров-программистов по внедрению информационных технологий в процессе оптимизации добычи калийных руд разработаны алгоритм использования результатов решения изученных задач горного производства других отраслей и алгоритм построения решения задач оптимальной добычи калийных руд на основе математического моделирования Эти алгоритмы формализованы в виде блок-схем процедур (рис.1).

Суть алгоритма использования результатов решения изученных задач заключается в том, что предполагает изначальную формулировку и формализацию решаемой задачи с учетом всех существенных для нее переменных, параметров и зависимостей, и только затем, путем упрощающих процедур, с оценкой их влияния на результат решения, исходя из физического смысла корректируемых математических выражений, эта задача сводится к другой, квазиравносильной ей. Использование результатов решения изученных задач горного производства для решения отличающихся от них по постановке оптимизационных задач добычи калийных руд приводит к получению приближенного решения, что требует его обязательной проверки на достоверность и адекватность.

Вместе с тем для решения ряда прикладных проблем добычи калийных руд необходимы формулировка, формализация и разработка метода численного решения наиболее общей задачи оптимизации ТЭП ПДКР, построенной исходя из представлений системного анализа и пригодных для различных этапов жизненного цикла рудников. Для достижения этой цели выполнен анализ физико-технологических и организационных процессов добычи калийных руд, в результате которого установлено, что особенности добычи калийных руд, по сравнению с разработкой других пластовых месторождений, состоят в том, что здесь в большей степени проявляется зависимость физических процессов добычи руды, их технико-экономических характеристик от применяемых организационно-технологических схем отработки участков шахтных полей. С целью формализации этих зависимостей в результате исследований разработаны специальные информационно-классификационные таблицы, полно и однозначно описывающие существующие организационно-технологические схемы отработки калийных пластов Старобинского месторождения, а также содержащие информацию об основных технико-экономических характеристиках используемых очистных и проходческих комплексов.

Анализ формализованной задачи исследования

Нет

4 Применение численных методов

13 Определение точности вычисления переменных

14 Определение допустимой погрешности при проверке удовл решение уравнением

17 Формирование мн-ва возможных решений

*

18 Проверка реш-ни; на удовл формализации задачи

+

22 Формирование множ-ва решений

95! Выбор оптималь-I ного решения

Проверка решени; на физической модели

Рис.1. Блок-схема алгоритма использования результатов решения изученных задач горного производства для оптимизации ТЭП ПДКР

43 Формирование требований к последующей формализации задачи

42 Необходимо изменить ОДЗ переменных в новой задаче Формализации

32

Проверка решения на удовлетворяе-мосгь изначальной формализации задачи численными методами_

33

Определение допустимой погрешности при проверке удов-летворяемости решения уравнениям

Необходимо изменить систему уравнений при новой формализации задачи

40 Расчет целевой функции Я

41 Поиск решения закончен

45 Формирование мн-в; значений целевых функций Я

' г

46 Выбор оптимальногс знач мет перебора

47 Формирование мн-вг аргументов целевой функции &Л- Х,° + )ДХ

*

48 Формирование мн-ва значений целевой I функции Р„ |

Продолжение рис.1

Эти информационные таблицы в дальнейшем используются для построения информационной модели отработки участков шахтных полей и модели добычи руды на калийных рудниках.

В качестве интегральной характеристики, отражающей влияние физико-технологических процессов добычи руды, таких, как прочность породы и ее способность к разрушению под механическим воздействием, устойчивость выработок и др., на процесс оптимизации ТЭП ПДКР, может служить зависимость себестоимости добычи руды от нагрузок на забой для различных типов горнопроходческого оборудования. Методами регрессионного анализа установлена зависимость себестоимости добычи руды от среднемесячных нагрузок на забой. Она носит обратный гиперболический характер. Установлены значения постоянных числовых коэффициентов этой зависимости Они определяются типом горнодобычного оборудования и в незначительной степени зависят от организационно-технологических схем отработки участков шахтных полей.

В результате выполненных исследований сформулированы и обоснованы 11 аксиом, на базе которых предполагается разработка математических моделей физико-технологических процессов добычи калийной руды. К основным из них относятся утверждения:

- все сколько-нибудь существенные практические задачи требуют системного подхода для их решения, т.е. учета взаимозависимости ряда сопряженных с ними задач;

- применительно к условиям оптимизации ТЭП ПДКР необходимо так сформулировать задачу, чтобы учитывались все существенные параметры, описывающие исследуемую систему, и все зависимости, которым они удовлетворяют;

- сформулированная задача должна быть формализована без каких-либо упрощений и допущений в виде аналитической задачи;

- сформулированная и формализованная задача должна быть максимально универсальной (наиболее общей), позволяющей на ее основе решить как можно большее количество практических проблем;

- в качестве оптимизируемых переменных должны быть выбраны бинарная величина Хктпр, равная единице, если панель с номером к отрабатывается по т-й организационно-технологической схеме, укомплектованной п-м типом очистного оборудования, подготовительные работы проводятся р-м типом проходческого оборудования; среднемесячная производительность очистных и проходческих комплексов; время начала и окончания очистных и подготовительных работ на каждой панели.

Выполненные исследования позволили сформулировать наиболее общую задачу для рудников РУП «ПО «Беларуськалий»» в следующем виде.

Пусть предварительно выбрана некоторая система вскрытия шахтного поля и определен способ его подготовки (стволы, их

положение, положение и характеристики главных выработок определены). На плане горных работ определены границы шахтного поля и положение фронтов очистных и подготовительных работ на некоторый момент ^. Существует возможность получения дополнительного оборудования и исключения из процесса исследования существующего оборудования в любой момент времени Необходимо определить, какие решения следует принять при проектировании дальнейшего развития горных работ, планировании их технико-экономических показателей, организации работ очистных и проходческих комплексов, выборе технологии ведения горных работ в зависимости от горногеологических характеристик месторождения, физических и организационно-технологических характеристик процессов добычи руды, чтобы обеспечить оптимальные значения ТЭП отработки заданного участка шахтного поля. Задача должна удовлетворять следующим основным ограничениям: правилам ведения горных работ и техники безопасности; пропускным способностям конвейеров главного направления и стволов; системе ограничений, отражающих условие единственности выбора; системе ограничений по объему и качеству добываемой руды; системе ограничений, отражающей условие непрерывности работы комплексов; ограничениям по среднемесячным нагрузкам на забой; ограничениям по затратам на амортизацию оборудования от его простоев; ограничениям по последовательности отрабатываемых панелей Предполагается, что сформулированная прикладная задача будет формализована в виде аналитической математической задачи.

В качестве критерия оптимальности выбрана прибыль от промышленного использования 1 т балансовых запасов руды. В качестве неизвестных переменных модели выбраны величины:

1, если панель с номером к отрабатывается по т - й технологической схеме п - тым комплектом оборудования,

ХкЛ1пр = • подготовительные работы выполнены р - м типом оборудования. О-в остальных случаях,

УктпД и \тр( (среднемесячная производительность соответственно п-го очистного комплекса оборудования и р-го проходческого комплекса на панели с номером к, отрабатываемой по т-й организационно-технологической схеме за месяц с номером 1);

тк п -11'16 ■Жк 7к н - ¡116 [7'к^к]

где ^, ^, и Т2к - соответственно начало и окончание очистных, начало и окончание подготовительных работ на панели с номером к.

Подставив в аналитическое выражение критерия оптимальности установленные зависимости величин Сд,С0,Д,Б,Ц от переменных Хктпр,

\т,п,!- ^к.т,Р11, 2(^^2,1), получим аналитическое выражение

целевой функции экономико-математической модели (1):

Кптах М Цл Р Т

П= I 11 £ I

к=1 т=1 п=1 р=1 (=1

~ ^к,т,пД (\щпД,Т )1х

т4 +

+ Йк,щрОк,гцр,а) ~ Ск.гдрД (\щр,1.'0 + + Ск,гдр,1 (ЧгдрД • 1)1х \т,р,1,т4

(1)

Хкмгф

шах

Цк,т,п(\т,пд.1) * ценность руды из очистных работ, добытой с к-й панели по т-й технологической схеме п-м комплектом очистного оборудования за месяц с номером I, как функция величин Ук т пД и ^

ск,т,п,1(\т,пд.{)- себестоимость обогащения руды, добытой из

очистных работ панели (блока) с номером к по т-й технологической схеме п-м комплектом очистного оборудования за 1-й месяц как функция величин

Ск,т п СебвСТОИМОСТЬ ДОбЫЧИ РУДЫ ИЗ ОЧИСТНЫХ рабОТ ИЗ

к-й панели, добытой по т-й технологической схеме п-м комплектом очистного оборудования за ^й месяц, как функция среднемесячной производительности очистного оборудования Уктп( и величины

Цк тр(Уктр ,,0 - ценность руды, добытой из подготовительных

работ р - м комплексом из к-й панели при условии ее отработки по т-й технологической схеме за месяц с номером I, как функция величин ук т р ,;

Ск,т,Р,1(\т,р,И). ^тр,(Ук,гп,рд,») - соответственно себестоимость

обогащения и добычи руды из подготовительных работ при условии их проведения п-м типом проходческого оборудования за 1-й месяц периода планирования.

Аналогично формализованы восемь сформулированных выше ограничений модели, что в совокупности представляет аналитическое выражение формализованной задачи оптимизации ТЭП ПДКР, с совместным учетом принятых решений при проектировании развития горных работ, планировании их технико-экономических показателей, организации работ очистных и проходческих комплексов, выборе технологии горных работ.

Сформулированная и формализованная аналитическая задача оптимизации ТЭП ПДКР представляет собой по существу нелинейную экономико-математическую модель, решение которой известными методами не может быть получено. Поэтому в диссертации разработан и представлен метод решения задач оптимизации ТЭП ПДКР, формализованных в виде сложных нелинейных аналитических задач, основанный на использовании принципов имитационного моделирования и современных информационных технологий. (Подмножество задач, к которым применим предложенный метод, и условия его применения определены ниже). Все существенные параметры, входящие в формализованную задачу оптимизации ТЭП ПДКР и описывающие исследуемый процесс, разделены на подмножества: Хп е {х^хг, ..хп}, А, 6 {а!,а2,. а,}, е {Ь„Ь2,...Ь,_}, Ср е {с^Сг.-Ср}, 0О е {^...¿о}.

соответственно, подмножество неизвестных величин, подмножество постоянных детерминированных параметров, подмножество стохастических параметров, закон распределения которых известен, подмножества стохастических параметров, закон распределения которых неизвестен, подмножество параметров, характеризующил активное противодействие достижению цели.

Аналитическая задача для решения производственной проблемы горного производства в самом общем случае (в том числе и формализованная аналитическая задача оптимизации ТЭП ПДКР с целевой функцией (1)) может быть представлена в следующем виде:

'К^п, А|, ^, Ср, 0<2) ехй

.Фг(Хп,А|Д,Ср,Оа)<() г €[1,1*] (2)

(^(ХпЛД.Ср.ОоН 0 5 = [1,8]

где Р - целевая функция модели; ФГ(ХП,А|,В1_,Ср,ба)- математическое

выражение г-го ограничения, где их количество К; С3(ХП,А|, ВьСр,С>0) -

математическое выражение э-го условия, которому должно удовлетворять решение задачи, а 8 - их количество.

Предложенный подход к решению прикладных задач, формализованных в виде (2), состоит в том, что данная задача по определенным правилам трансформируется в имитационную математическую модель, позволяющую найти квазиоптимальные

значения неизвестных величин Условиями применения предложенного подхода являются: выделение из множества Хп, исходя из физического смысла, математических выражений модели (2) и дополнительно проведенных исследований, подмножества Хк независимых (друг от друга и остальных неизвестных (Хп_к)) неизвестных величин; определение конечных значений границ изменения неизвестных независимых величин и достаточной степени точности их определения

Не упрощение ранее формализованной задачи, а изменение методологии ее решения - вот суть использования имитационных моделей для решения задач, которое не может быть получено известными классическими методами. В результате подстановки в выражение (2) в качестве известных величин предварительно определенные неизвестные х£\ модель упростится. Тогда можно определить оставшиеся неизвестные путем решения упрощенной модели (2). Это решение представлено в виде:

хр=Г)(Х<|),хк+1,...хн,А|,В1,Ср,0о); ]е[к + 1,п]. (3)

Проведенные исследования позволили представить имитационную модель для численной реализации аналитической задачи (2) в виде:

хк=х£> ¡е[1,к]

• Р(Хп,А|,Вц,Ср,Ор)~>ех1г (4)

Фг(Хп,А|,В1,Ср,5а)<0 ге[1Л] 05(Хп,А|, В^Ср.ОсЬ 0 в = [1, Э]

Представленная в виде (4) имитационная модель позволяет исследовать зависимость полученного решения от стохастических параметров Ср и Бд, которые могут быть заменены в модели

возможными вариантами их значений Ср(|' и определенными в

процессе подготовки имитационного эксперимента. Опыт решения практических задач на базе использования имитационных моделей (4) показал, что актуальна проблема создания такой методики численного решения задач оптимизации ТЭП ПДКР, формализованных в виде аналитических нелинейных математических задач, на основе которой могло бы быть получено численное решение большинства практических проблем. Такая методика разработана в диссертации и основана на современных достижениях в области информационных технологий и идее^ создания математических моделей, объединяющих в себе преимущества аналитических, имитационных и интуитивных

(инженерных, эвристических) моделей. Такие специальные математические модели формализованы выражениями (5)-(16) и названы интеграционными (объединяющими преимущества). Интеграционные модели строятся на основе изначально формализованных в виде аналитических, нелинейных задач оптимизации ТЭП ПДКР и по существу представляют собой алгоритм поиска их численного решения.

Х„ = X»; (5)

х, = Р,|хк('),хк(1,. хм,М1,..Мк,А|,В1,у11..у)} ¡е[к + 1,т]; (6)

у, » иэм, |хк1'\ хк+1,.,х, 1,М1,..МК,А1,В1,Ср,Оо,у1,..у|_1,}|'е [1, Д; (7)

М. = Ф1(Хк,хк+|, ..хт,А,Д) (8)

х, =^(Х^х1[+11...х|_1,А|,Щ.1Ср1Ц,,М11..Мр) ¡е[т + 1,п]; (9)

Р(хп+1,...х8,А1Д,Х!;))^ех1г (10)

Фг(хпИ1...х,,А1Д,Х®)<0, Г€[1Л]; (11)

-<

ач(хп+1,...х5,А1Д,Х') = 0, Че[1,0]; (12)

хп >0 .х„+1>0, Х,>0,^

х, =ч(хк(1),хк+1,.хт,.х,,М,,.МК,А11В1) Iе [э, р]; (13)

Е(Х®Д1Д1СР1е0)-*вх1г, (14)

МзСХр',А„В^,Ср,В"а)< 0 5€[1,51; (15)

N1 (X®, А(, , СР, ) = 0 и[1,Т]; (16)

Здесь х,,х2,.,хк - переменные параметры, определяемые при подготовке имитационного эксперимента;

хк+|, хк+2,...,хт - переменные параметры, определяемые из интуитивных моделей, входящих в состав интеграционной модели.

Под интуитивными эвристическими моделями понимаем способы (алгоритмы), реализованные на ЭВМ, определения исследователем неизвестных параметров, описывающих моделируемый процесс с использованием своей интуиции, знаний, опыта на основе представленной ему информации в определенном объеме, форме и временном интервале.

Алгоритм построения интуитивных моделей на базе информационных технологий включает следующие этапы.

1. Разработку алгоритмов определения исследователем

неизвестных величин с использованием своей интуиции и предоставленной информации.

2. Определение объема, формы и времени представления

информации.

3 Определение источников информации.

4 Преобразование информации - построение информационных

математических моделей.

Интуитивная модель формализована в виде совокупности выражений (6)-(8). Формула (6) представляет собой несколько (т-к-1) математических выражений, параметрами которых среди прочих величин являются величины у,. Величины у, определяются исследователем в результате эвристического интуитивного моделирования исследуемого процесса по представленной ему информации с помощью специально разработанных информационных математических моделей М,, формализованных выражением (8). После этого из выражения (6) определяются неизвестные величины х, ,

где иэм, - условное обозначение интуитивного эвристического моделирования исследуемого процесса.

В фигурных скобках {...} обозначены переменные параметры и постоянные величины, представляемые для анализа исследователю, проводящему интуитивный эксперимент.

хт+11...,хт+2,.. ,хп- часть неизвестных, определяемых с использованием имитационных моделей (5), (9), (13)-(16), входящих в состав интеграционной модели.

хп+1,...,хр - параметры, определяемые из аналитической

математической модели (10)-(12), входящей в состав создаваемой интеграционной имитационной модели.

Выражения (14) - (16) представляют собой аналитическое выражение общей оптимизационной математической задачи, включающей в себя все неизвестные переменные Хр, решение которой

представлено в виде совокупности решений задачи (5) - (16).

Разработку математической модели, в том числе и интеграционной, можно считать законченной, если разработано задание инженеру-программисту для создания специальной программы для ЭВМ, позволяющей реализовать данную модель.

Разработан и представлен подход, позволяющий выдать задание инженеру-программисту в виде функциональной блок-схемы отдельных модулей, описывающих алгоритм определения неизвестных величин. Определены информационные потоки между модулями, в том числе управляющие. Такой подход представления моделей отличается тем, что одновременно может быть использовано и аналитиками, и программистами Разработаны и представлены в виде блок-схемы основные направления предполагаемого использования интеграционных математических моделей при решении задач горного производства. К основным из них отнесены: информационное обеспечение и решение

практических и научных задач горного производства, установление зависимостей и закономерностей в научных исследованиях, решение задач оптимизации проектирования, управления, прогнозирования, численного решения аналитических задач, моделирования физических и организационно-технологических процессов добычи руды.

Разработанная и представленная в общем виде выражениями (5)-(16) методика поиска численного решения нелинейных аналитических задач оптимизации ТЭП ПДКР с использованием интеграционных математических моделей получила дальнейшее развитие при разработке соответствующей интеграционной модели применительно к условиям рудников РУП «ПО «Беларуськапий»». Выполненные исследования позволили получить численное решение задачи, формализованной в аналитическом виде выражениями (5)-{16) Для этого использован разработанный и представленный в гл.З метод интеграционного моделирования. Интеграционная модель для получения численного решения задачи оптимизации ТЭП ПДКР представлена выражениями

(17М32).

TKi = jtj', t"H1 J если i = 2k и TKi = jt"M j если i = 2k -1 (17)

ТП1 = |н',^) ; (18)

TX,=TKi(x®..,x^A,Y«Li,M,,..,4,) ; (19)

m=m(x«...x«,A,Y«Li,M1,.,MR) ; (20)

Ц = Mj(xf,. ..Х»А,ВД.....M, ,.Y«J; (21)

~ ИЭМ(х?>.....x'l),A,B,M,.....Mp.Y® Li); (22)

' e'V«;^ + D„w max; '

(23)

Р/Ч'^^О , re[l,r,]; (24)

1 «MJ+l, ■ h£[l,h,]; (25)

Vl,>°.' (26)

E"»e{ei>}. ke[1,N, +LJ; (27)

Ji^W)' ke[tN, +L,]; (28)

F><" e {p«:'}, r 6 [1,r,]; Ф<" e {f'iJ.h e [thj.k e [1,N, + L,]; (29)

"* F(X,, Y„tN,ТГГ,ТК^, A) extr; (30)

J ФЛХ„Ум+,,ТП,:П<,А)<01 veftV,]; (31)

Q^X,,YM,N1Tn,tK,A) = 0, se[1,S,]; (32)

где х^.-х^- неизвестные величины Хктпр, которые уже определены для ¡-го временного интервала, и их количество равно и, Ц.....Мг. .,МК

множество информационных моделей, состоящее из Я элементов, используемых для определения неизвестных величин; N„1, - количество соответственно очистных и проходческих комплексов, работающих в течение ¡-го промежутка времени; е'Др^,^ - соответствующие элементы матриц, описывающие линейную модель. Выражения (30) - (32) представляют собой изначальную аналитическую модель. Х|-

объединение множеств х||' по всем временным интервалам. Аналогично объединение всех множеств по всем временным

интервалам. Выражение (22) означает, что бинарная неизвестная величина с номером и|+1 х^ определяется как для ¡-го интервала

времени, так и для (¡+1)-го, с помощью интуитивной эвристической модели (ИЭМ).

Следует отметить, что определенные неизвестные величины удовлетворяют изначально сформулированной и формализованной в аналитическом виде задаче оптимизации ТЭП ПДКР. Полученное решение квазиоптимально, т.к. при его определении рассматривается конечное количество возможных решений.

Формализованную в виде (17) - (32) интеграционную математическую модель будем считать построенной в том случае, если разработан алгоритм, позволяющий инженеру-программисту построить программу для ЭВМ, позволяющую связать между собой входные и выходные параметры модели Вышеназванный алгоритм представлен на рис.2 блок-схемой взаимосвязанных модулей, для каждого из которых представлены входные и выходные информационные потоки и разработан алгоритм, связывающий эти потоки между собой. Таким образом, сложная интеграционная модель представлена совокупностью отдельных математических модулей. Суть построения численного решения задачи, описанная выражениями (17)-(32) и представленная в виде блок-схемы модулей на рис. 2, состоит в следующем. Весь

временной интервал значениями величин 174» * 21 . рассчитанными по разработанному алгоритму (с использованием информационных математических моделей тгь, ТЮ), разбивается на отрезки времени, на которых задача будет детерминированной. С использованием интуитивных моделей (22) и информационных имитационных моделей (21) для каждого временного отрезка рассматривается конечное множество вариантов расстановки оборудования (определяются значения величин Х^ т п р), и для каждого варианта с помощью аналити-

1 Входная ОН (О) 1 Выходная ОН (О)

1112131 4| 15И 6171819111213141516171819

А А

'А А

2 НСИ

212 2 2 3242 5262 728

.1,(4.1

Начало

и,'(3,1).

*гВ\

1,(5) Н(а,Р)- В

и,(4,|)

Л_

1-1 Расчет координат комплекса Расчет координат

11 - • | • и У

У,м(6,1)

и,(5,|)

1,(6,0

Н(а,р) 0(а,р)

в 1 ..... I : ¡7]

д М. геология [ Определение К и N в | области фронта работ _1 •• ' • •• V

Ук(8,3)

► |=П

1,(7,0 +

и,(7,2)

.«8,0 и,(8,.) иы(8,1)

|,(Ц,и и, (11,1) и4(25,3) и2(18,3) и,(24,3) и.120-')

-и.

1,(13.1^

|1 2 3 4 ••• I I Модель ввода Т,=В, | информации 1 о Ввод информац

, п^.к.тр.у'1

1(14,1)

У,(14,1)

Л (13,1) Н(а,р) О(о.Р)

и,(11,|)

"В~1 I

14 М определения 1," '

Определение времени ввода работы ком са п , '1 - I ••■ 1„

У,(5,|+1) N/,(15,5^ ^[0(1,3)] ^[0(1,2)]

Рис.2. Блок-схема алгоритма реализации на ЭВМ интеграционной имитационной модели ТЭП ПДКР.

0(1,2)=В,

0(1,3)=Вг|

А(10,1)=В|

о(«,с») в4

Л(14,1)=В5

Ц(14,1+1)

в 1 I 3

М работы рудника Показат ПДР за интервалы

Ц. Проверка ограничений

'1 •_I V

Л(15,1)=В,

у"[0(1 4^]

Ц(16,|)

"ДА"=В,

"НЕТ"=В.

1

I I ¡п

Модель ввода информации Ввод экспертн оценки исследов

17

В 1| I I, ^ М вывода инф на экран Вывод на экран показ ПДКР за интерв 1.Л. '1 I I

Т1ТЛ1ГТ

и,(17.1

, V,

Л (17,1)=в,"_ /Вариант^

0(1,2)=В£

о(1,з)=в2; о(1,1)=в3

Н(а,|5) 4

1(18,¡) „ Ц(18,2)

тт

19 М фор-ярезульт решения

Формиров {Х^ДУ,}

1 ■ I 1,(20,1)

У,"=0(1,9)

О (а, (5)

» 21

В 1 • I М вывода I информации

Все варианты , сформулированы?

1 • • I •■ 1« -,1,(22,1) ^

1),(20,2)

«ДА' "НЕТ"=В.

1

„•г(4,1+1) Нет Ц(21,0т

1 - п ; I,,

Ввод информации

Ввод экспертн оценки 1..... I ••■

22

У,"(25,1) ',(25,1)

0(1,9)=В," 0<1,4)=В£

В 1 ..... I • -

23 (М проверки ограничен

, Проверка варианта I реш-я на огранич-я

;1 - ■• I_V

и (23,0

у,(24) Л(23,1)=В.

1,(24,1)

„1.(13.3), нет и,(25,2)

0(1.9) 0(1.1) <2(1,8)

„<3(13,4) нет

В '1 •■ ■ \ ' • 2з М оптимизации вар-ов

Выбор каазиоптимиэ. вар Печать док-ов

1 ••• I V

4(24)

„ 1,(24,1)

Продолжение рис. 2

ческой модели (линейного программирования) (23)-(29) определяются

оптимальные нагрузки на забой Ук т пд, т р,. Затем выбирается лучший вариант для ¡-го интервала времени из конечного числа вариантов По

значениям величин Хк|дпр, У«^,, г^гЛ) 2(^,^,1),

определенным для всего временного интервала, рассчитывается значение целевой функции, и проверяются ограничения на изначально формализованной аналитической модели (30)-(32), и выбирается квазиоптимальный вариант Построение программы для ЭВМ является инженерной задачей и не входит в круг рассматриваемых вопросов данной работы.

Для решения конкретной практической задачи - оптимизации ТЭП ПДКР с помощью разработанной интеграционной имитационной модели -разработан соответствующий имитационный эксперимент для определения неизвестных переменных. Алгоритм эксперимента представлен в виде блок-схемы последовательных действий (операций) Несмотря на сложность описанной интеграционной модели сам эксперимент представлен достаточно наглядно и просто.

Формализованная интеграционная модель и разработанный метод проведения численного эксперимента с ее помощью требуют соответствующего информационного обеспечения Данное информационное обеспечение предполагается формировать в виде специально разработанных информационных моделей Проведение исследований, предшествующих разработке программы для реализации моделей на ЭВМ, составляет суть прикладных исследований по разработке информационных моделей. Решение задачи ТЭП ПДКР требует предварительного определения положения фронтов очистных и проходческих работ на шахтном поле. С этой целью выведены аналитические выражения, позволяющие определить координаты центров фронтов очистных и подготовительных работ для каждого комплекса, выполняющего горнодобычные работы в пределах шахтного поля в зависимости от времени. Основными исходными данными для данной модели являются координаты углов добычного участка, характеристики организационно-технологической схемы, по которой ведется отработка данного участка шахтного поля, положение фронтов очистных и подготовительных работ на некоторый исходный момент времени 10, значение производительности комплексов Ук гл П( и \тпд-Не менее важным вопросом является установление горно-геологических характеристик участков, предполагаемых к отработке в плановый период. С этой целью разработана информационная математическая модель, входными параметрами которой являются значения горно-геологических характеристик в точках шахтного поля с заданными координатами. На

практике такими точками являются данные геологоразведочных скважин. Выходными параметрами модели являются значения горногеологических характеристик в любой заданной точке шахтного поля. Связь между входными и выходными параметрами определена на основании установленных зависимостей горно-геологических характеристик в точках шахтного поля от координат этих точек, моделирования установленных зависимостей в виде числовых функций, разработки алгоритмов вычислений выходных параметров от входных * Разработанная информационная математическая модель очистных

и подготовительных работ на панели представляет собой зависимость технико-экономических показателей отработки панелей от 1 определяющих их параметров.

Выходными параметрами модели, перечень которых определен в результате исследования организационно-технологических особенностей добычи калийных руд, являются количество руды из очистных и подготовительных забоев, процент содержания КС1 и нерастворимого остатка в руде из очистных и подготовительных забоев, себестоимость добычи 1 т руды, коэффициент извлечения руды и прибыль от промышленного использования 1 т балансовых запасов руды. Входными параметрами модели являются горно-геологические характеристики панели (выходные параметры модели, описанной выше), типы очистного и проходческого оборудования, тип организационно-технологической схемы, по которой ведется отработка панели.

Определение выходных параметров по значению входных обусловлено установлением числовых зависимостей каждого из выходных параметров от соответствующей группы входных. ( Созданная информационная математическая модель работы

рудника представляет собой числовую зависимость показателей его производственной деятельности от перечня отрабатываемых панелей в заданном временном интервале [^Дг].

Выходными параметрами модели, перечень которых определен по исследованиям физико-технологических особенностей деятельности калийных рудников, являются:

- количество добытой руды за интервал времени [^Лг];

- качество добытой руды за интервал времени [^Дг];

- процент нерастворимого остатка в руде, добытой за интервал времени [^Дг]:

- себестоимость добычи руды за интервал времени , \2 ]!

- количество 95%-ного концентрата полезного ископаемого, полученного из руды, добытой за интервал времени [^Лг];

- прибыль от промышленного использования 1 т балансовых запасов руды, добытой за интервал времени

Числовая зависимость выходных параметров модели от входных установлена в результате исследования количественных характеристик физико-технологических процессов на руднике, описания их соответствующими числовыми выражениями и разработки алгоритма вычислений.

Дальнейшие исследования, выполненные в диссертации, направлены на разработку мероприятий, обеспечивающих внедрение результатов исследования в различные области народного хозяйства с меньшими затратами и большим экономическим эффектом. Внедрение в современное производство сколько-нибудь серьезных научных разработок требует значительных материальных и временных затрат, а иногда и изменения технологии самого производства. Исключение составляют действительно оригинальные научные разработки, которые могут быть внедрены без вышеназванных условий.

Поэтому в работе, с одной стороны, обоснованы основные направления и предполагаемые области, производства где будут внедрены результаты исследований, а с другой стороны, исследованы результаты уже внедренных отдельных научных положений. Примером такого внедрения является применение разработанных методик и математических моделей, описывающих отдельные процессы и явления калийного производства.

Применительно к направлению оптимального проектирования результаты исследований внедрены в следующем виде:

- разработана концепция (методика) построения технологической линии проектирования на базе современных вычислительных средств, созданных аналитических и имитационных математических моделей физических и организационно-технологических процессов добычи калийной руды, а также с использованием известных математических моделей отдельных проектных процедур. Данная концепция внедрена в ОАО «Белгорхимпром» при создании начальной версии сквозной технологической линии проектирования и автоматизации выполнения отдельных проектных процедур Данная технологическая линия совершенствуется в процессе своего функционирования. Вышеназванная технологическая линия сквозного проектирования представляет собой трехуровневую систему Первый, самый высший уровень представляет собой разработку оптимального проекта развития горных работ на основе исходных данных, полученных в результате решения задачи оптимизации ТЭП ПДКР на соответствующем проектированию этапе жизнедеятельности рудника. Второй уровень представляет собой выполнение отдельных квазиоптимальных проектных процедур на основе использования отдельных моделей как специально разработанных в

диссертационной работе, так и известных моделей проектирования производственных объектов. Третий уровень - разработка проектно-сметной документации для решения некоторых нетиповых проблем, требующих предварительных предпроектных исследовательских работ, выполнение которых обеспечивается с помощью соответствующих математических моделей.

Применительно к направлению оптимизации ТЭП ПДКР РУП «ПО «Беларуськалий» результаты исследований применены следующим образом:

- создана методика (концепция) оптимизации ТЭП ПДКР на базе интеграционных математических моделей, обеспечивающих системный подход в решении вышеназванной задачи применительно к различным этапам жизнедеятельности рудников;

- разработанные математические, в том числе информационные модели, такие, например, как модель оседаний и деформаций земной поверхности, используются при решении задач планирования развития горных работ и управления производственной деятельностью рудника;

- разработанные модели использованы для решения отдельных, уникальных задач, таких, как выполнение исследований по теме-«Сравнительная оценка и выбор оптимального варианта отработки Старобинского месторождения с закладкой и без закладки выработанного пространства на период до 2010 года»;

- при выполнении проектов институтом «Белгорхимпром» для РУП «ПО «Беларуськалий» использованы специально разработанные математические модели, а также известные математические модели выполнения проектных процедур, что обеспечивает соблюдение всех ГОСТов и СНИПов, правил проектирования и согласно общеизвестным нормам снижает объемы необходимых строительных материалов на 815%.

Применительно к обучению студентов горных специальностей модели физических и технологических процессов добычи руды использованы для выполнения курсовых и лабораторных работ при изучении специальных курсов «Процессы подземных горных работ при разработке пластовых соляных месторождений», «Проектирование рудников и шахт», «Практический курс организации подземных горных работ».

В работе проведено обоснование адекватности и достоверности разработанных математических моделей процессов и явлений добычи калийных руд, что в свою очередь, обеспечивает адекватность полученного решения сформулированной практической проблемы и достоверность конечных результатов. Это обеспечивается нижеследующим:

построение моделей выполнено в соответствии общими законами материального мира;

при построении математических моделей использованы равносильные математические преобразования;

проведена экспериментальная проверка математических

моделей;

включен специальный этап в процесс создания математических моделей - корректировка модели по результатам ее опытной и промышленной эксплуатации;

прикладная задача формулируется, формализуется, выбирается метод ее численной реализации с учетом всех существенных параметров и закономерностей, описывающих исследуемый процесс;

все полученные решения прикладной проблемы удовлетворяют изначально сформулированной и формализованной задаче, количество решений конечно, не существуют какие-либо другие решения, удовлетворяющие данной задаче;

численные значения переменных величин, полученных в результате решения, определены с заданной точностью и подтверждены в результате экспериментов.

Оценка эффективности функционирования интеграционных математических моделей, разработанных согласно данной теории, произведена на примере модели, условно названной АСППОР, представляющей собой автоматизированную систему планирования развития горных работ калийных рудников на период от года до пяти лет Установлено хорошее совпадение результатов процесса моделирования добычи калийных руд и реального положения дел. Максимальное отклонение фактических значений показателей добычи калийных руд от рассчитанных не превышает 8%.

На основе анализа известных методов оценки эффективности от внедрения систем управления и планирования сделан вывод о том, что объективный точный расчет экономического эффекта от их внедрения не может быть получен Возможно лишь нахождение границ интервала, в который попадает ожидаемый экономический эффект

Показано, что нижней границей интервала является величина ПВ-ПЛ

А- 10д а верхней - величина В = (Пр' — Ппр)-0,1 (Пр. + Ппр), где

Пф- фактический показатель экономической эффективности деятельности рудника (прибыль от промышленного использования 1 т балансовых запасов руды) за интервал времени Пр - расчетный

показатель экономической эффективности за интервал [11Д2]при условии, что перспективный план составлен при помощи АСППОР; Пр. -

расчетный показатель экономической эффективности за интервал ^^з](равный интервалу [Ц12]) при условии, что перспективный план на интервал [^Дз] составлен с помощью АСППОР; Ппр - прогнозное значение показателя экономической эффективности за интервал ^Дз], полученное прогнозными методами по его значениям в интервале ^о^].

Показано, что увеличение прибыли от промышленного использования 1т балансовых запасов руды при условии проектирования развития горных работ, планирования их технико-экономических показателей и организации работ очистных и проходческих комплексов, выбора технологии горных работ с использованием АСППОР находится в пределах от 2 до 10 коп/т, а снижение годовых затрат на производство 95%-ного концентрата минеральных удобрений РУП «ПО «Беларуськалий» находится в пределах от 500 до 2500 тыс. белорусских рублей в ценах 1991г.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации разработаны теоретические положения, совокупность которых обеспечивает решение крупной научной проблемы разработки математических моделей для обоснования принятия решений в процессах, обеспечивающих оптимальные производственные показатели добычи калийных руд.

На основании выполненных автором исследований создано математическое и алгоритмическое обеспечение, а также методы формирования моделей, используемые для обоснования принимаемых / решений при проектировании развития горных работ, их планировании,

организации, выборе технологии, базирующиеся на установленных зависимостях ТЭП ПДКР от факторов, характеризующих принимаемые решения в виде нелинейной аналитической задачи, численное решение которой получено с использованием специально разработанных интеграционных моделей.

Основные научные выводы и рекомендации, полученные лично автором, заключаются в следующем:

1. Предложенная методика обоснования решений для оптимизации ТЭП ПДКР на базе интеграционного моделирования позволяет достичь максимального значения прибыли от промышленного использования тонны балансовых запасов руды шахтного поля, отработанного за весь жизненный цикл калийным рудником, за счет оптимизации этого показателя на всех этапах жизненного цикла рудника с учетом результатов решения этой задачи на всех предыдущих этапах и с оценкой их влияния на показатели всех последующих этапов. Это может быть достигнуто за счет совместного решения на каждом этапе

жизненного цикла рудника задач проектирования развития горных работ, планирования их технико-экономических показателей, организации работ очистных и проходческих комплексов, выбора технологии ведения горных работ.

2 Зависимость технико-экономических показателей ПДКР от факторов, характеризующих принятые решения при проектировании развития горных работ рудников, планировании их технико-экономических показателей, организации работ комплексов добычного и проходческого оборудования, выборе технологии ведения горных работ, выражается нелинейной экономико-математической моделью, содержащей как непрерывные, так и бинарные переменные В качестве критерия оптимальности нелинейной экономико-математической модели принята прибыль от промышленного использования тонны балансовых запасов руды, а в качестве неизвестных - бинарные величины ХК тар,

равные единице, если панель с номером к отрабатывается по т-й технологической схеме, укомплектованной п-м типом очистного оборудования и р-м типом проходческого; среднемесячная производительность очистных и проходческих комплексов; время начала и окончания очистных и подготовительных работ на каждом добычном участке Модель построена исходя из представлений системного анализа и пригодна для различных этапов жизненного цикла рудников.

3. Зависимости ценности руды и себестоимости ее обогащения, входящие в экономико-математическую модель оптимизации ТЭП ПДКР, являются линейными функциями процентного содержания КС1 в руде и доли нерастворимого остатка, а себестоимость добычи руды является обратно пропорциональной функцией среднемесячной «

производительности комплексов. Числовые постоянные этой зависимости определяются в основном типом очистного оборудования.

4 Получено численное решение нелинейной экономико-математической задачи оптимизации ТЭП ПДКР на основе использования специально созданных интеграционных математических моделей, содержащих в качестве составных частей аналитические, имитационные и имитационные-интуитивные модели. Суть его построения состоит в том, что весь рассматриваемый временной интервал по разработанному алгоритму с помощью имитационных информационных моделей разбивается на отрезки времени, для которых задача будет являться детерминированной. Затем с помощью интуитивных моделей для каждого временного отрезка рассматривается конечное множество вариантов расстановки оборудования, для каждого из которых решается задача линейного программирования по определению оптимальных нагрузок на забой и рассчитываются начало и окончание очистных и подготовительных работ. После этого

I

31

формируется конечное число вариантов решения задачи для всего временного интервала и выбирается квазиоптимальное решение.

5. На основе метода имитационного моделирования предложен способ численного решения нелинейной аналитической задачи оптимизации ТЭП ПДКР, состоящий в том, что по разработанному алгоритму решение изначальной аналитической задачи заменяется поиском неизвестных на имитационной модели.

6. Предложена интеграционная модель для получения численного решения задачи оптимизации ТЭП ПДКР применительно к условиям рудников РУП «ПО «Беларуськалий»», а также способ ее представления в виде функциональной блок-схемы модулей и их информационных потоков, что обеспечивает постановку задачи инженеру-программисту для окончательного построения интеграционной модели в виде программ для ЭВМ.

7. Необходимым условием численного решения нелинейной экономико-математической модели оптимизации ТЭП ПДКР является разработка информационных математических моделей физико-технологических процессов добычи руды, позволяющих определить в автоматизированном режиме горно-геологические характеристики месторождения в пределах отрабатываемых участков шахтного поля, технико-экономические показатели отработки панелей в зависимости от типов организационно-технологических схем и используемого добычного оборудования, а также модели работы рудника, позволяющие определить его среднемесячные технико-экономические показатели производственной деятельности в зависимости от перечня отрабатываемых панелей, блоков шахтного поля, горно-геологических и организационно-технологических характеристик.

8. Представлен алгоритм оптимизации ТЭП ПДКР, основанный на использовании результатов решения задач горного производства других отраслей, содержащий в виде составных частей алгоритм выбора метода исследования, алгоритм формулировки задания на решение практической проблемы научными методами, формулировки и формализации вытекающей из нее научной задачи, получения ее численного решения, проверки решения на адекватность и достоверность, что позволяет в целом повысить степень использования существующих научных результатов, скоординировать и объединить усилия исследователей, инженеров-производственников и инженеров-программистов для решения практических проблем методами математического моделирования, а в некоторых случаях решать прикладные задачи с меньшими затратами и без привлечения инженерно-технических работников со специальной математической подготовкой.

9 В качестве практического применения проведенных в данной работе исследований разработана автоматизированная система перспективного планирования и организации работ очистных и проходческих комплексов (АСППОР) применительно к условиям ПО«Беларуськапий». Структура и принцип функционирования системы получены на основе предложенного в работе метода численной реализации на ЭВМ формализованной задачи оптимизации ТЭП ПДКР, а алгоритмы, используемые в модулях подсистемы, получены на основе закономерностей и числовых зависимостей, установленных в данной работе. Расчетный экономический эффект от внедрения результатов работы на ПО «Беларуськалий» находится в пределах от 500 до 2500 тыс. белорусских рублей в ценах 1991 года.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Монографии

1. Богатов Б.А., Шпургалов Ю.А. Математическое моделирование и обоснование решений в горном производстве. - Минск: Белорусская горная академия, 2002. - 367с.

Статьи

2. Ключников A.C. Мишурная М.И. Шпургалов Ю.А. Дифракция электромагнитной волны на решетке металлических стержней прямоугольного сечения // Вестник БГУ. Сер1. - 1979. - №1. - С. 25 - 30.

3. Ключников A.C. Мишурная М.И. Шпургалов Ю.А. Дифракция электромагнитных волн на диэлектрической стержневой решетке И Вопросы радиоэлектроники. Сер общетех. -1979. - Вып.З. - С. 39 - 43.

4. Каплун В А. Ключников A.C. Шпургалов Ю.А. Расчет диаграммы направленности излучающей системы антенна - каркас радиопрозрачного укрытия Н Вопросы радиоэлектроники. Сер. общетех. -1980. - Вып.1. - С.42 - 50.

5 Ключников A.C. Шпургалов Ю.А. Дифракция плоской электромагнитной волны на металлической решетке равносторонних стержневых треугольников // Вопросы радиоэлектроники. Сер. общетех. -1980.-Вып.З - С. 76-82.

6 Богатов Б А., Шпургалов Ю.А" Использование математических моделей физических и организационных процессов в задачах оптимизации добычи калийных рудников // Горная механика.- 2000,- №12. - С. 3-7

7. Богатов Б.А., Шпургалов Ю.А. К вопросу о проблемах внедрения результатов прикладных исследований в калийной отрасли // Горная механика - 2000. - №1-2. - С. 8 -12.

8 Сапешко В.В., Ниценко В.И., Шпургалов Ю.А Некоторые закономерности движения твердых частиц в воздушно-проходных

сепараторах инерционного типа // Горная механика. - 2000. - №1-2. - С 29 - 35.

9. Сапешко В.В, Ниценко В.И., Шпургалов Ю.А. Сухое измельчение сильвинитовой руды на вентилируемой установке II Горная механика. - 2000. - №1-2. - С. 36 - 40.

10. Сапешко В В., Ниценко В.И., Шпургалов ЮА. Технология избирательного измельчения минерального сырья с выделением трудноизмельчаемых компонентов в вентилируемых установках II Горная механика. - 2000. - №1-2. - С. 41 - 43.

11. Сапешко В.В, Ниценко В.П., Шпургалов Ю.А. Совершенствование метода перегрузки для исследований прочности минералов // Горная механика. - 2000. - №1-2 - С. 44 - 46.

12. Сапешко В.В., Ниценко В.И., Шпургалов Ю.А Классификация и обеспыливание сыпучих материалов в вентилируемых контурах // Горная механика. - 2001. - №1 - С. 25 - 26.

13. Сапешко В.В, Ниценко В. И., Стромский А.С., Шпургалов Ю.А Пути совершенствования технологии переработки доломита на ОАО «Доломит» // Промышленная безопасность. - 2002. - №4. - С. 36 - 37.

14. Шпургалов Ю.А. Разработка интеграционной имитационной модели оптимизации показателей производственной деятельности калийных рудников // Горная механика. - 2002. - №2. - С. 45 - 48.

15. Шпургалов Ю.А. К вопросу об эффективности современных прикладных исследований II Горная механика. - 2002. - №2. - С. 49 - 51.

16. Шпургалов Ю.А. Применение метода имитационного моделирования для решения сложных задач горного производства // Вестник ЬНТУ. — 2003. — №1. - С. 18-20

17. Шпургалов Ю.А. Оптимизационное моделирование производственной деятельности калийных рудников II Горный журнал -2003. - №7 - С. 55 - 56.

18. Шпургалов Ю.А К вопросу разработки алгоритма решения современных прикладных проблем организации горного производства на основе математического моделирования // Горная механика. - 2003 -№3-4. - С.18 -22.

19 Шпургалов Ю.А. К вопросу о совершенствовании методов оптимального управления производственной деятельностью калийных рудников // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2004 -№1. - С. 42-45.

20. Шпургалов Ю.А. Информационная математическая модель горно-геологических характеристик пластовых месторождений калийных солей // Известия ВУЗов. Геология. - 2004. - №3.

21. Шпургалов Ю.А. Методы исследования задач горного производства // Вестник Белорусского национального технического университета. - 2004. - №2. - С. 5-8.

22. Шпургалов Ю.А. Алгоритм управления калийными рудниками на основе информационных технологий // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2004. - №4. - С. 55 - 57.

23. Шпургалов Ю.А. Информационная имитационная модель оседаний и деформаций земной поверхности от подработки // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2004. - №6 - С. 53 - 55

Статьи в сборниках научных трудов

24. Шпургалов Ю А. Дифракция электромагнитных волн на решетках из металлических треугольных ячеек, образованных стержнями прямоугольного сечения II Проблемы развития связи Электромагнитная совместимость и устройство СВЧ: Сб. ст. - Киев, 1977. - С. 52 - 53.

25. Гец А.К., Благовещенский В.Р., Шпургалов Ю.А Экономические аспекты в создании экономико-математической модели календарного плана горных работ в калийной промышленности И Промышленное освоение Старобинского месторождения калийных солей: Сб ст. - Ленинград: ВНИИГ, 1986. - С. 157 - 160.

26. Богатое Б.А., Шпургалов Ю.А. К вопросу о математическом имитационном моделировании процессов и явлений современного горного производства // Потенциал науки - развитию промышленности, экономики, культуры, личности: Материалы межд научн -техн конференции. - Минск: УП «Технопринт», 2002 - С. 398-403.

Тезисы докладов

27. Ключников А С , Шпургалов Ю.А. Дифракция электромагнитных волн на периодических решетках параллельных стержней прямоугольного сечения // Современная разработка диэлектрических систем, ее проблемы, перспективы развития: Тезисы докладов НТК -Минск, 1975.-С. 21-22.

28. Ключников АС., Терехович А.Б., Шпургалов Ю.А Доклад на спец. тему II Третий Всесоюзный научно-технический семинар по теории и технике РПУ: Тез. докл. Всесоюз. НТС. - Харьков, 1978 - С. 19 - 20.

29. Дубовик В.А, Шпургалов Ю.А Доклад на спец. тему // Четвертый Всесоюзный научно-технический семинар по теории и технике РПУ: Тезисы докладов Всесоюзн. НТС - Киев, 1980. - С. 47 - 48.

30. Шпургалов Ю.А. Доклад на спец. тему // Четвертый Всесоюзный научно-технический семинар по теории и технике РПУ: Тез. докл Всесоюз. НТС. - Киев, 1980. - С. 67 - 68.

31 Драгун В.В, Шпургалов Ю.А. О рассеянии электромагнитных волн на диэлектрическом цилиндре в диэлектрическом полупространстве И Проблемы применения современных радиофизических методов для повышения эффективности производства и автоматизации исследований: Тез докл. респ. НТК. - Минск, 1981. - С. 27-28.

32 Благовещенский В,Р., Гец А К, Шпургалов Ю. А. К вопросу об автоматизации календарного планирования горных работ // Опыт создания и пути повышения эффективности функционирования автоматизированных систем управления предприятиями и технологическими процессами: Тез. докл науч -техн конф. - Гомель, 1985. - С. 41-42

33. Богатое Б.А., Смычник А.Д, Шпургалов Ю А К вопросу об участии отраслевых научно-исследов и проектно-конструкт институтов в обучении студентов II Вклад вузовской науки в развитие приоритетных направлен , производств.-хозяйств. деятельн , разработку экономически и экологически чистых технологий и прогрессивных методов обучения: Тез докл. науч.-техн. конф. БГПА - Минск, 2000. - 4.7. - С 180 - 181.

34. Смычник А.Д., Шпургалов Ю.А. Ресурсосберегающие технологии отработки участков шахтных полей калийных рудников // Ресурсо- и энергосберегающие технологии в химической промышленности и производстве строительных материалов: Тез. докл. межд науч.-техн. конф. - Минск: БГТУ, 2000. - С. 40 - 42.

35. Смычник А.Д., Шпургалов Ю.А. К вопросу об оптимизации технико-экономических показателей работы калийных рудников // Вклад вузовской науки в развитие приоритетных направлен, производст.-хоз деятельности, разработку экономич. и экологически чистых технологий и прогрес методов обучения.: Тез. докл. межд. науч.-техн. конф. БГПА. -Минск, 2000. - 4.7. - С. 181 - 182

36. Сапешко В.В., Ниценко В.И., Шпургалов Ю.А. Технология избирательного измельчения минерального сырья в вентилируемых сушильно-размольных установках II Новые технологии рециклинга вторичных ресурсов: Тез. докл. межд науч.-техн. конф - Минск, 2001 -С. 48-49.

37. Богатое Б.А., Шпургалов Ю.А. К вопросу о математическом имитационном моделировании процессов и явлений современного горного производства // Потенциал науки развитию промышленности, экономики, культуры: Тез. докл. межд. науч. конф. - Минск: УП «Технопринт», 2002. - С. 167 - 168.

38. Шпургалов Ю.А. Интеграционная имитационная модель оптимизации технико-экономических показателей производственной системы «калийный рудник» // Наука образованию, производству, экономике: Тез докл. междун. научн конф - Минск: УП «Технопринт», 2003.- С. 53 - 54

Нормативно-методические документы

39. Смычник А.Д., Шпургалов ЮА. Методические указания по дипломному проектированию для студентов специальности Т.20 02 «Разработка полезных ископаемых» специализации Т.20.02.04 «Подземные горные работы». - Минск: БГПА, 2001. - с. 30.

40. Смычник А.Д., Шпургалов Ю.А. Технология подземной разработки пластовых месторождений: Программа, методические указания, контрольные задания,- Минск: БГПА, 2001. - с. 35.

41 Смычник А.Д., Шпургалов Ю.А. Системы разработки шахтных полей пластовых месторождений: Методические указания по выполнению курсового проекта для студентов специальности Т.20.02 «Разработка полезных ископаемых специализации Т 20 02 04 «Подземные горные работы» - Минск: БГПА, 2001.-е 14.

I

ч

«

Подписано в печать 5.10 2004 Формат 60x90/16 Объем 2 п л. Тираж 100 экз. Заказ № Типография Московского государственного горного университета Ленинский проспект, 6

g 1 9 3 31

РНБ Русский фонд

2005-4 12909

ВВЕДЕНИЕ.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

ГЛАВА 1 МЕТОДЫ ОПТИМИЗАЦИИ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ КАЛИЙНЫХ РУДНИКОВ (ТЭП ПДКР).

1.1. РУП «ПО «Беларуськалий» - особенности управления и характеристики производственной деятельности.

1.2. Анализ существующих научных методов оптимизации ТЭП деятельности рудников. ф- 1.3. Определение объекта исследований и решаемой прикладной проблемы.

Выводы по гл.1.

ГЛАВА 2 ОПТИМИЗАЦИЯ ТЭП ПДКР НА ОСНОВЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ГОРНОГО ПРОИЗВОДСТВА ДРУГИХ ОТРАСЛЕЙ И СОВРЕМЕННЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ.

2.1. Исследование причин, снижающих эффективность использования информационных технологий в решении оптимизационных задач в добыче калийных руд.

2.2. Разработка алгоритма постановки прикладных задач оптимизации ТЭП ПДКР исходя из представлений современных информационных технологий.

2.3. Классификация и выбор методов научных исследований для решения практических проблем добычи калийных

2.4. Разработка алгоритма выбора математических методов и типов моделей для решения задач оптимизации ТЭП ПДКР.

2.5. Разработка алгоритма использования результатов решения изученных задач горного производства применительно к задачам оптимальной добычи калийных руд.

2.6. Разработка алгоритма решения отдельных задач 0 оптимальной добычи калийных руд на основе математического моделирования.

Выводы по гл.2.

ГЛАВА 3 ОБОСНОВАНИЕ РЕШЕНИЙ ПО ОПТИМИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЛИЙНЫХ РУДНИКОВ НА ОСНОВЕ ИНТЕГРАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ.

3.1. Исследование физико-технологических процессов добычи калийных руд. Определение основополагающих предпосылок построения моделей.

3.2. Формализация задачи оптимизации ТЭП ПДКР в аналитическом виде.

3.3. Использование имитационного моделирования для решения прикладных проблем добычи калийных руд формализованных в виде математических задач.

3.4. Разработка интеграционных математических моделей для решения оптимизационных задач добычи калийных руд, формализованных в виде сложных математических задач.

3.5. Разработка формы представления интеграционных моделей в виде блок-схемы модулей.

3.6. Определение приоритетных направлений использования интеграционных моделей.

Выводы по гл.3.

ГЛАВА 4 ОПТИМИЗАЦИЯ ТЭП ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ КАЛИЙНЫХ РУДНИКОВ РУП «ПО «БЕЛАРУСЬКАЛИЙ»».

4.1. Приоритетные задачи оптимизации ТЭП ПДКР.

4.2. Формализация задачи оптимизации ТЭП ПДКР в виде интеграционной имитационной модели.

4.3. Представление интеграционной модели оптимизации ТЭП ПДКР в виде блок-схемы модулей.

4.4. Разработка имитационного эксперимента в задаче оптимизации ТЭП ПДКР.

Выводы по гл.4.

ГЛАВА 5 ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПОСТРОЕНИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ПРОЦЕССОВ ДОБЫЧИ КАЛИЙНЫХ РУД.

5.1. Информационное обеспечение решения задачи оптимизации ТЭП ПДКР РУП «ПО «Беларуськалий».

5.2. Построение модели положения в пространстве фронтов очистных и подготовительных работ.

5.3. Основные закономерности информационной математической модели горно-геологических характеристик отрабатываемых участков.

5.4. Основные закономерности информационной математической модели очистных и подготовительных работ на панели.

5.5. Закономерности информационной математической модели работы рудника.

Выводы по гл.5.

ГЛАВА 6 РЕШЕНИЕ ПРИКЛАДНЫХ ПРОБЛЕМ ДОБЫЧИ КАЛИЙНЫХ РУД НА БАЗЕ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ.

6.1. Использование математических моделей при проектировании развития горных работ.

6.2. Использование математических моделей для оптимизации ТЭП калийных рудников.

6.3. Использование математических моделей при подготовке специалистов горного профиля.

6.4. Обоснование адекватности математических моделей производственных процессов добычи калийных руд.

6.5. Оценка экономического эффекта от внедрения математических моделей.

Выводы по гл.6.

Современные экономические и политические процессы обуславливают значительные изменения, как в самой сути прикладных производственных проблем, так и методов их решения.

Большая открытость отечественной экономики привела к расширению инвестиционных процессов, которые в свою очередь выразились во внедрении самых современных, сложных производств и технологий. Поэтому возникшие перед исследователями и производственниками проблемы усложнились. Их решение требует учета большого количества взаимосвязанных физико-технологических и организационных процессов и явлений. Необходимо совместное решение задач управления, планирования, организации и технологии производства. С методологической точки зрения такая постановка задачи требует системного подхода к ее решению.

Каждый из вышеназванных процессов и явлений описывается отдельной математической задачей, представляющей собой, как правило, определенный класс уравнений и неравенств. Совместное решение таких задач затруднительно, а иногда и вообще невозможно. Поэтому при использовании общепринятых аналитических методов решаемую задачу отделяют от ряда сопряженных с ней задач. Такой прием уже на стадии формулировки (постановки) задачи существенно уменьшает практическую ценность предполагаемого решения.

Для обеспечения корректности применения математического аппарата сформулированную задачу упрощают на этапе ее формализации с целью сведения к классической, решение которой известно, путем исключения из рассмотрения некоторых неизвестных, объявив их не существенными для решаемой практической задачи. При численном решении формализованная, таким образом, задача очередной раз упрощается с целью сведения ее численного анализа к известному методу.

Полученное решение требует значительных усилий для обоснования его адекватности исследуемой практической задаче. Обоснование адекватности численного решения иногда выливается в более сложную задачу, чем получение самого решения. Поэтому использование классических аналитических методов для решения современных проблем горного производства не всегда дает ожидаемый результат.

Несомненно, что прикладные научные исследования будут наиболее эффективными, если они направлены на достижение общей цели. Причем эта цель должна быть максимально конкретной, поддающейся формализации математическими методами. Только в этом случае возможен поиск оптимальных мероприятий для достижения цели.

Это еще один довод необходимости реализации системотехнического подхода к научным прикладным исследованиям оптимальной добычи калийных руд. Таких доводов можно привести много. Однако убежденности в необходимости системного подхода в научных исследованиях явно недостаточно для его реализации на практике. Необходим выбор такой методики научных исследований, которая позволила бы реализовать системный подход наиболее просто.

Метод математического моделирования и является именно такой методикой. Применение его к решению конкретных прикладных проблем требует дополнительной разработки и совершенствования. Современное бурное развитие средств вычислительной техники, быстродействующих процессоров, устройств автоматического ввода исходной информации, в том числе графической, запоминающих устройств с огромной памятью, а также соответствующее им не менее бурное развитие системного и прикладного программного обеспечения предопределяет (диктует свои правила) модернизации методов математического моделирования на базе информационных технологий.

В работе предпринята попытка разработки научных основ оптимизационного моделирования физических и организационно-технологических процессов добычи калийной руды для реализации системного подхода в целях оптимизации производственной деятельности калийных рудников путем объединения преимуществ классических математических методов моделирования с современными достижениями в области информационных технологий.

Формулировка наиболее общей задачи оптимизации технико-экономических показателей (ТЭП) производственной деятельности калийных рудников (ПДКР) должна обеспечивать научно обоснованную и экономически эффективную разработку месторождений полезных ископаемых. Необходимо оптимизировать по определенным критериям технико-экономические показатели (ТЭП) производственной деятельности калийных рудников (ПДКР).

Такая задача оптимизации деятельности калийных рудников представлена в виде специально разработанной нелинейной математической модели. Множество ее неизвестных параметров содержит подмножества непрерывных и бинарных переменных.

Предложены правила, по которым численное решение вышеназванной нелинейной аналитической модели определяется с помощью разработанной и представленной в диссертации интеграционной имитационной математической модели. Модель предполагает использование ряда информационных имитационных математических моделей отдельных процессов и явлений добычи руды, а также эвристический, (интуитивный) инженерный опыт исследователя.

Эти правила конкретизированы применительно к условиям рудников РУП «ПО «Беларуськалий». Выработаны критерии оптимизации и построена конкретная математическая модель. Разработаны соответствующие имитационные информационные модели, в том числе, и диалоговая, позволяющая использовать (интуитивный) эвристический опыт исследователя. Сформулированы рекомендации использования разработанного метода при проектировании рудников, долгосрочном планировании их деятельности и при обучении специалистов. Предложенный в диссертационной работе метод оптимизации ТЭП ПДКР имеет достаточно общий характер и может быть применен не только для добычи различных видов полезных ископаемых подземным способом, но и в других отраслях народного хозяйства.

Очевидно, что только страны, обладающие собственным научно-исследовательским потенциалом, могут претендовать на лидерство в мировом процессе производства, обеспечить достаточно эффективную конкуренцию своей продукции на мировых рынках. Общеизвестно, что стабильно высокие цены на мировом рынке имеет наукоемкая продукция, что обеспечивает ее высокую рентабельность. Значительно больших затрат требует горнодобывающая промышленность, в развитых странах ее рентабельность значительно ниже, чем рентабельность электронной промышленности, самолетостроения и ряда других отраслей. Поэтому необходимо не только максимально развивать отечественную науку, но и уделять значительное внимание внедрению ее результатов исследований в производство.

В настоящих условиях, когда отечественная экономика по ряду объективных и субъективных причин пока еще не в состоянии поставить на мировой рынок достаточно конкурентной продукции, особую актуальность приобретает научнообоснованная и экономически эффективная разработка Старобинского месторождения калийных солей.

В мировой системе калийного производства и на международном рынке калия РУП «ПО «Беларуськалий» принадлежит 16% мировых производственных мощностей, 13,5% мирового экспорта.

Объединение занимает третье место в мире по вышеназванным технико-экономическим характеристикам после предприятий Канады и России.

Мировые запасы калийных удобрений в пересчете на 100% К20 составляют 8,4 млрд. тонн. В Беларуси их сосредоточено чуть меньше 10%. Мощности по производству хлористого калия сосредоточены в пяти основных регионах и расположены на территории 13 стран мира. В Северной Америке (Канада, США) общая мощность по производству KCI составляет 42% от мировой мощности, что равно 14,5 млн. тонн в год в пересчете на К20. Страны Европейского союза (Франция, Испания и Великобритания) производят 17% KCI (в пересчете на К20) от мирового объема, что составляет 5,7 млн. тонн в год. Ближний Восток (Израиль и Иордания) производят 7% от мирового объема, а Латинская Америка (Бразилия и Чили) - менее двух процентов мирового объема.

На долю стран СНГ (Беларусь и Россия) приходится 33% мирового производства калийных удобрений, что в пересчете на 100% KCI составляет 11,3 млн. тонн в год. Производителем калийных удобрений в Беларуси является РУП «ПО «Беларуськалий», в составе которого четыре рудоуправления, каждое из которых имеет в своем составе рудник для подземной добычи калийной руды и обогатительную фабрику. Сырьевой базой служит Старобинское месторождение, расположенное на юге Минской области. Объединение производит около 3,6 млн. тонн в год калийных удобрений в пересчете на 100% KCI, из которых в 1999 году поставило в страны дальнего зарубежья (включая Прибалтику) около 81% своей продукции, на внутренний рынок - 16,1%, в страны ближнего зарубежья - 2,4%.

Однако, как и другим горнорудным предприятиям, РУП «ПО «Беларуськалий» присущ ряд закономерностей, отрицательно влияющих на техническую и экономическую эффективность работы:

- конкуренция на мировом рынке удобрений;

- необходимость крупных инвестиций в отрасль для поддержания объемов производства на достигнутом уровне;

- необходимость отработки участков шахтных полей с более худшими, чем прежде, горно-геологическими условиями;

- неспособность отечественных сельхозпроизводителей оплатить калийные удобрения по цене, обеспечивающей их рентабельное производство;

- значительные затраты на природоохранные мероприятия;

- необходимость замены изношенного очистного оборудования дорогостоящими зарубежными образцами;

- нерентабельность использования дорогостоящего оборудования, когда коэффициент его использования не превышает 0,5;

- истощение сырьевой базы и завершение работы отдельных направлений и горизонтов;

- переход горных работ на более глубокие горизонты, что вызывает рост себестоимости за счет увеличения затрат на вскрытие и подготовку новых запасов, поддержание выработок в рабочем состоянии, транспортировку полезного ископаемого, вентиляцию и др.;

- износ горно-шахтного оборудования, работающего в тяжелых горно-геологических условиях (опасность по внезапным выбросам соли и газа);

- агрессивная соляная среда;

- использование дорогостоящего оборудования, способного работать в тяжелых условиях подземного рудника и обеспечивающего безопасность работников;

- необходимость работы с 30-40%-ным резервом из-за ярко выраженной сезонности потребления минеральных удобрений и рентабельностью около 40%, обеспечивающей воспроизводство основных фондов.

Снижению негативного влияния вышеназванных факторов на производственную деятельность РУП «ПО «Беларуськалий» должны способствовать исследования, представленные в данной диссертации.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертации. Возрастающая потребность отечественных сельхозпроизводителей в калийных удобрениях, устойчивый спрос на них на мировом рынке диктует необходимость интенсификации добычи калийных руд при одновременном снижении отрицательного влияния ведения горных работ на окружающую среду. Выполнение этих требований обеспечивается за счет одновременной отработки большого количества участков шахтного поля и использования разнообразных в зависимости от горно-геологических условий и требований природоохранных мероприятий, высокопроизводительных организационно-технологических схем добычи руды (рис.1), существенно отличающихся друг от друга значениями своих технико-экономических показателей. Такое разнообразие ведения горных работ требует внедрения специальных мер, повышающих его эффективность.

Одним из способов повышения эффективности современного производства и одновременно одной из проблем является более масштабное использование вычислительных средств и информационных технологий для обоснования решений при проектировании развития производства, планировании его ТЭП, организации производственных процессов, выборе технологии. Причем, обоснование этих решений должно выполняться исходя из представлений системного анализа.

Существующая практика оптимизации технико-экономических показателей производственной деятельности калийных рудников (ТЭП ПДКР), как большой системы, включающей в себя ряд взаимосвязанных подсистем, не в полной мере удовлетворяет современным требованиям калийной отрасли. По сути, реальная практическая проблема упрощается с целью сведения ее к известной математической задаче. Это выполняется в несколько этапов: 1-ый раз - на стадии ее формулировки путем объявления несущественными ряда зависимостей и параметров; 2-ой раз - она упрощается в процессе формализации; 3-ий раз - когда выбирается метод ее численного решения. Затем доказывается, что решения реальной и вновь полученной задач, неким счастливым образом совпадают. Доказательство выполняется экспериментально. Такой подход не всегда дает желаемый результат.

Значительный вклад в теорию и практику оптимизации деятельности горнодобывающих предприятий на основе математических методов внесли А.С.Астахов, Б.А.Богатов, А.С.Бурчаков, В.И.Ганицкий, М.А.Журавков, А.А.Петросов, С.С.Резниченко, Ф.Н.Рогинский, Е.И.Шемякин. Результаты их исследований могут служить методологической основой для решения многих практически важных проблем. Однако эти исследования не в полной мере пригодны для решения задачи оптимизации ТЭП ПДКР в силу отличительных * * ^

Рис.1. Организационно-технологические схемы отработки калийных пластов особенностей горно-геологических характеристик различных месторождений и физико-технологических процессов их разработки.

Поэтому разработка математических моделей для обоснования решений, направленных на оптимизацию технико-экономических показателей калийных рудников на различных этапах их жизненного цикла, и, как следствие, увеличение прибыли от промышленного использования тонны балансовых запасов руды, исходя из представлений системного анализа и современных информационных технологий, является актуальной научной проблемой.

Целью работы является разработка методов и алгоритмов для обоснования принятия решений при проектировании развития горных работ, их планировании, организации взаимодействия очистных и проходческих комплексов, выборе технологии ведения горных работ на основе установленных зависимостей производственных показателей калийных рудников от факторов, определяющих принятые решения, и, как следствие, увеличение прибыли от промышленного использования тонны балансовых запасов руды месторождения.

Для достижения цели исследования решаются следующие научные задачи:

1. Разработать методологию более эффективного использования результатов решения прикладных задач горного производства других отраслей применительно к задачам оптимизации ТЭП ПДКР.

2. Формализовать наиболее общую задачу оптимизации ТЭП ПДКР пригодную для различных этапов жизненного цикла рудников исходя из представлений системного анализа и современных информационных технологий.

3. Разработать методологию построения и использования имитационных моделей для решения задач оптимизации ТЭП ПДКР, формализованных в виде аналитических задач.

4. Разработать методологию построения и использования специальных интеграционных математических моделей для решения сложных аналитических задач оптимизации ТЭП ПДКР.

5. Разработать интеграционную математическую модель для получения численного решения нелинейной аналитической задачи оптимизации ТЭП ПДКР применительно к условиям рудников РУП «ПО «Беларуськалий»».

6. Разработать теоретические основы информационного обеспечения численного решения на ЭВМ задач оптимизации ТЭП ПДКР РУП «ПО «Беларуськалий»» в виде информационных математических моделей, провести необходимые исследования физико-технологических процессов добычи калийных руд, в том числе и статистические, обеспечивающие построение адекватных моделей моделируемым процессам. Обосновать адекватность и достоверность математических моделей используемых для оптимизации ТЭП ПДКР РУП «ПО «Беларуськалий»».

Основная идея работы. Зависимость производственных показателей калийных рудников от факторов определяющих принятые решения при проектировании развития горных работ, их планировании, организации работ очистных и проходческих комплексов, выборе технологии ведения горных работ, формализуется в виде аналитической нелинейной экономико-математической задачи, для решения которой используются специально разработанные интеграционные математические модели, представляющие собой объединение (интеграцию) аналитических, имитационных, в том числе интуитивных эвристических моделей.

Объект исследования - производственная система «калийный рудник».

Предмет исследования - закономерности функционирования производственной системы «калийный рудник» и методологические принципы обоснования решений, направленные на оптимизацию показателей ее производственной деятельности.

Методы исследования - методы математического моделирования, в том числе методы имитационного моделирования, обоснования решений, системного анализа, математической статистики и экспертных оценок. Применялась количественная и качественная оценка связей и отношений в производственной системе «калийный рудник».

Научные положения представляемые к защите.

1. Результаты решения прикладных задач горного производства других отраслей применительно к оптимизации ТЭП ПДКР следует использовать по специально разработанному для этой цели алгоритму, содержащему в виде составных частей алгоритм выбора метода исследования, алгоритм формулировки задания на решение практической проблемы научными методами, формулировки и формализации вытекающей из нее научной задачи, алгоритм получения ее численного решения на основе использования решений задач горного производства других отраслей, проверки решения на адекватность и достоверность.

2. Наиболее общую задачу оптимизации ТЭП ПДКР, пригодную для различных этапов жизненного цикла рудников, и удовлетворяющую потребностям современного производства, следует формализовать исходя из представлений системного анализа, современных информационных технологий в виде аналитической нелинейной экономико-математической модели, построенной на основе установленных зависимостей производственных показателей рудников от факторов, определяющих их значения при проектировании развития горных работ, их планировании, организации взаимодействия комплексов добычного и проходческого оборудования, выборе технологии ведения горных работ.

3. Численную реализацию формализованной нелинейной математической задачи оптимизации ТЭП ПДКР следует выполнять по представленному алгоритму с использованием, в зависимости от предъявляемых требований к результатам решения задачи, специально разработанных и названных интеграционными математических моделей или специально разработанных имитационных моделей.

4. Интеграционную модель для численной реализации задач оптимизации ТЭП ПДКР применительно к условиям рудников РУП «ПО «Беларуськалий»» следует строить по разработанному алгоритму, включающему алгоритм использования интуиции исследователя для получения более точного решения с минимальными затратами.

5. Информационное обеспечение численного решения задач оптимизации ТЭП ПДКР следует формировать по разработанной методике, представляющей собой правила построения базы данных в автоматизированном режиме на основе разработанных специальных информационных математических моделей физико-технологических процессов добычи калийных руд.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, сформулированных в работе, подтверждаются: корректным применением методов математического моделирования, инженерного и регрессионного анализа, системным характером теоретических исследований; использованием представительного статистического материала по результатам управления процессами добычи калийных руд; проведением численного эксперимента, подтверждающего соответствие с 90%-ной доверительной вероятностью реальных ТЭП ПДКР показателям, рассчитанным по методике, предложенной в диссертационной работе, а также подтверждающего надежность планов развития горных работ, разработанных по предложенной методике, которая составила 81%; их преемственностью и соответствием теоретическим и прикладным исследованиям, выполненным в стране и за рубежом.

Научная новизна работы заключается в следующем: впервые разработана методология использования результатов решения прикладных задач горного производства других отраслей применительно к задачам оптимизации ТЭП ПДКР, позволяющая решить отдельные практические задачи с меньшими затратами и без привлечения инженерно-технических работников со специальной математической подготовкой; р 15 установлена взаимозависимость ТЭП ПДКР и факторов, характеризующих принятые решения, при проектировании развития горных работ, их планировании, организации взаимодействия комплексов добычного и проходческого оборудования, выборе технологии ведения горных работ, в виде нелинейной экономико-математической модели, содержащей как непрерывные, так и бинарные переменные; разработан и представлен метод численного решения задач оптимизации ТЭП ПДКР, формализованных в виде сложных (нелинейных) аналитических задач, основанный на использовании принципов имитационного моделирования и современных вычислительных средств, отличающийся тем, что по представленному алгоритму решение изначальной аналитической задачи заменяется 0 поиском неизвестных на имитационной модели; разработаны специальные интеграционные модели, предназначенные для численного решения задач оптимизации ТЭП ПДКР, формализованных в виде нелинейных математических задач, отличающиеся тем, что включают в себя преимущества интуитивных, имитационных и аналитических моделей, а также предложен метод их представления в виде функциональных блок-схем модулей и их информационных потоков, обеспечивающий постановку инженерной задачи инженеру-программисту для окончательного построения модели в виде программы для ЭВМ; \р - впервые разработано информационное обеспечение численного решения на ЭВМ задачи оптимизации ТЭП ПДКР, представленное совокупностью информационных математических моделей, в том числе моделью положения в пространстве фронтов очистных и подготовительных работ, моделью работы рудника, моделью геологического строения месторождения, моделью очистных и подготовительных работ на участке шахтного поля, и др.; установлены зависимости себестоимости добычи руды на участке шахтного поля от среднемесячной производительности очистных комплексов, их типов и технических характеристик, в виде гиперболических выражений, сформулированы и обоснованы гипотезы, позволяющие систематизировать процесс построения математических моделей добычи калийных руд.

Практическая значимость работы заключается в том, что Щ полученные результаты позволяют: создать на базе разработанной методики обоснования решений, направленных на оптимизацию ТЭП ПДКР и современных информационных технологий, концепцию управления калийными рудниками пригодную для различных этапов их жизненного цикла и тем самым улучшить технико-экономические показатели отработки калийных месторождений; решать на базе разработанных интеграционных и информационных моделей различные конкретные задачи по выбору оптимальных вариантов развития горных работ на рудниках, при планировании ТЭП рудников, выборе технологии ведения горных работ, организации работ очистных и проходческих комплексов с целью обеспечения повышения прибыли от промышленного использования тонны балансовых запасов руды; создать с использованием современных информационных технологий, разработанной методики обоснования решений, интеграционных и информационных математических моделей процессов добычи калийных руд концепцию построения автоматизированной технологической линии проектирования объектов горного производства, тем самым улучшить ТЭП проектируемых объектов и получить реальный экономический эффект при их строительстве; использовать оптимизационные интеграционные модели и информационные математические модели физико-технологических процессов добычи калийных руд в процессе обучения студентов горных специальностей при выполнении лабораторных, курсовых и дипломных работ, а также при изучении специальных курсов, методика проведения которых построена на базе информационных технологий.

Личный вклад автора состоит в постановке задач исследования, их решении и анализе полученных результатов; в разработке концепции обоснования решений в процессах добычи калийных руд, построенной на базе современных информационных технологий; получении зависимостей ТЭП ПДКР от факторов, характеризующих принятые решения; разработке интеграционных и информационных математических моделей процессов добычи калийных руд, а также методики их использования для численного решения оптимизационных задач горного производства, формализованных в виде нелинейных математических моделей.

Реализация результатов работы. Результаты выполненных исследований внедрены на РУП «ПО «Беларуськалий» в качестве моделей оседаний и деформаций земной поверхности, используемых для технико-экономической оценки последствий ведения горных работ, а также в качестве математических моделей для прогнозирования развития горных работ до 2010 года, примененных при выполнении заказ-наряда РУП «ПО «Беларуськалий» «Сравнительная оценка и выбор оптимального варианта отработки Старобинского месторождения с закладкой и без закладки выработанного пространства на период до 2010 г.».

В ОАО «Белгорхимпром» результаты исследований внедрены в качестве основополагающих методик и математических моделей при разработке и совершенствовании современных технологий проектирования на базе ЭВМ. Результаты исследований использованы в учебном процессе кафедры «Горные работы» БИТУ в качестве лабораторных работ.

Апробация результатов работы. Результаты исследований, выполненных в диссертации, докладывались на следующих международных, всесоюзных и республиканских научно-технических конференциях: Республиканская научно - техническая конференция «Опыт создания и пути повышения эффективности функционирования автоматизированных систем управления предприятиями и технологическими процессами», (Гомель, 1985г.); Международная научно

- техническая конференция «Ресурсо- и энергосберегающие технологии в химической промышленности и производстве строительных материалов», БГТУ, (Минск, 2000г.); Международная научно -техническая конференция «Вклад Вузовской науки в развитие приоритетных направлений производственно - хозяйственной деятельности», БГПА, (Минск, 2000г.); Международная научно -техническая конференция «Новые технологии рециклинга вторичных ресурсов», БГТУ, (Минск, 2001г.); Международная научно - техническая конференция «Потенциал науки - развитию промышленности, экономики, культуры, личности», БГПА, (Минск, 2002г.); Международная научно -техническая конференция «Наука - образованию, производству, экономике», БГПА, (Минск, 2003г.); Международная научно - техническая конференция «Неделя горняка 2004», МГГУ, (Москва, 2004г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 41 печатных работ, в том числе 1 монография, 23 статьи в научных журналах, из них 5

- в изданиях, рекомендованных ВАК России.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, общей характеристики работы, шести глав, заключения, списка использованной литературы из 174 наименований, шести приложений, изложена на 264 страницах машинописного текста, содержит 50 рисунков, 18 таблиц.

Выводы по гл.6

1. Выполненные в работе исследования использованы в НИИ «Белгорхимпром» для разработки концепции построения современной технологии проектирования, на РУП «ПО «Беларуськалий» — для решения задач оптимального управления на базе моделирования физических и организационно-технологических процессов добычи калийных руд, в БГПА - для подготовки специалистов горного профиля.

2. Использование результатов исследования в проектных работах в ОАО «Белгорхимпром» позволяет добиться их выполнения строго в соответствии с требованиями ГОСТов и СНиПов, что в свою очередь приводит к экономии от 1 до 2-х процентов затрат на строительно-монтажные работы, выполненные РУП «ПО «Беларуськалий».

3. Использование результатов исследований на РУП «ПО «Беларуськалий» приводит к улучшению ТЭП производственной деятельности его рудников. Варианты развития горных работ, разработанные с использованием методов интеграционного моделирования, обеспечивают лучше технико-экономические показатели по сравнению с традиционным подходом. Они более стабильны, качество руды выше, а себестоимость ниже. Надежность планов разработанных с использованием имитационных математических моделей не ниже 81%, что объясняется достаточной точностью моделирования физических и организационно-технологических процессов добычи руд. В целом использование математических моделей для решения задач управления, планирования, организации работ и выбора технологии этих работ на различных этапах жизнедеятельности рудника позволит получить экономию в размере от 5% до 8% от количества затрат на добычу руды.

4. Использование результатов исследования выполненных в данной работе в учебном процессе БИТУ позволит получить экономический эффект от снижения затрат на проведение лабораторных и практических занятий, производственную практику студентов. Кроме того, подготовка специалистов, обладающих современными навыками при решении задач управления, планирования, организации и выбора технологии горного производства является важнейшей задачей.

5. Обоснована адекватность математических моделей, разработанных в диссертации, а также адекватность решений практических проблем с помощью вышеназванных моделей. Установлено, что модели достаточно точно описывают процессы добычи руды на калийных рудниках. Экспериментальные и расчетные показатели отличаются не более чем на 8%. В отличие от обоснования адекватности аналитических математических моделей, используемых в фундаментальных исследованиях, адекватность моделей в прикладных исследованиях обеспечивается достижением приемлемого, с практической точки зрения, решения именно той практической проблемы, для которой и строилась модель.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации разработаны теоретические положения, совокупность которых обеспечивает решение крупной научной проблемы разработки математических моделей для обоснования принятия решений в процессах, обеспечивающих оптимальные производственные показатели добычи калийных руд.

На основании выполненных автором исследований создано математическое и алгоритмическое обеспечение, а также методы формирования моделей, используемые для обоснования принимаемых решений при проектировании развития горных работ, их планировании, организации, выборе технологии, базирующиеся на установленных зависимостях ТЭП ПДКР от факторов, характеризующих принимаемые решения в виде нелинейной аналитической задачи, численное решение которой получено с использованием специально разработанных интеграционных моделей.

Основные научные выводы и рекомендации, полученные лично автором, заключаются в следующем:

1. Предложенная методика обоснования решений для оптимизации ТЭП ПДКР на базе интеграционного моделирования позволяет достичь максимального значения прибыли от промышленного использования тонны балансовых запасов руды шахтного поля, отработанного за весь жизненный цикл калийным рудником, за счет оптимизации этого показателя на всех этапах жизненного цикла рудника с учетом результатов решения этой задачи на всех предыдущих этапах и с оценкой их влияния на показатели всех последующих этапов. Это может быть достигнуто за счет совместного решения на каждом этапе жизненного цикла рудника задач проектирования развития горных работ, планирования их технико-экономических показателей организации работ очистных и проходческих комплексов, выбора технологии ведения горных работ.

2. Зависимость технико-экономических показателей ПДКР от факторов, характеризующих принятые решения при проектировании развития горных работ рудников, планировании их технико-экономических показателей, организации работ комплексов добычного и проходческого оборудования, выборе технологии ведения горных работ выражается нелинейной экономико-математической моделью, содержащей как непрерывные, так и бинарные переменные. В качестве критерия оптимальности нелинейной экономико-математической модели принята прибыль от промышленного использования тонны балансовых запасов руды, а в качестве неизвестных - бинарные величины Xkmnp равные единице, если панель с номером к отрабатывается по т-й технологической схеме, укомплектованной n-м типом очистного оборудования и р-м типом проходческого; среднемесячная производительность очистных и проходческих комплексов; время начала и окончания очистных и подготовительных работ на каждом добычном участке. Модель построена исходя из представлений системного анализа и пригодна для различных этапов жизненного цикла рудников.

3. Зависимости ценности руды и себестоимости ее обогащения, входящие в экономико-математическую модель оптимизации ТЭП ПДКР, являются линейными функциями процентного содержания KCI в руде и доли нерастворимого остатка, а себестоимость добычи руды является обратно пропорциональной функцией среднемесячной производительности комплексов. Числовые постоянные этой зависимости определяются, в основном, типом очистного оборудования.

4. Получено численное решение нелинейной экономико-математической задачи оптимизации ТЭП ПДКР на основе использованя специально созданных интеграционных математических моделей, содержащих в качестве составных частей аналитические, имитационные и имитационные-интуитивные модели. Суть его построения состоит в том, что весь рассматриваемый временной интервал по разработанному алгоритму с помощью имитационных информационных моделей разбивается на отрезки времени, для которых задача будет являться детерминированной. Затем с помощью интуитивных моделей для каждого временного отрезка рассматривается конечное множество вариантов расстановки оборудования, для каждого из которых решается задача линейного программирования по определению оптимальных нагрузок на забой и рассчитываются начало и окончание очистных и подготовительных работ. После этого формируется конечное число вариантов решения задачи для всего временного интервала и выбирается квазиоптимальное решение.

5. На основе метода имитационного моделирования предложен способ численного решения нелинейной аналитической задачи оптимизации ТЭП ПДКР состоящий в том, что по разработанному алгоритму решение изначальной аналитической задачи заменяется поиском неизвестных на имитационной модели.

6. Предложена интеграционная модель для получения численного решения задачи оптимизации ТЭП ПДКР применительно к условиям рудников РУП «ПО «Беларуськалий»», а также способ ее представления в виде функциональной блок-схемы модулей и их информационных потоков, что обеспечивает постановку задачи инженеру-программисту для окончательного построения интеграционной модели в виде программ для ЭВМ.

7. Необходимым условием численного решения нелинейной экономико-математической модели оптимизации ТЭП ПДКР является разработка информационных математических моделей физикотехнологических процессов добычи руды, позволяющих определить в автоматизированном режиме горно-геологические характеристики месторождения в пределах отрабатываемых участков шахтного поля, технико-экономические показатели отработки панелей в зависимости от типов организационно-технологических схем и используемого добычного оборудования, а также модели работы рудника, позволяющие определить его среднемесячные технико-экономические показатели производственной деятельности в зависимости от перечня отрабатываемых панелей, блоков шахтного поля, горно-геологических и организационно-технологических характеристик.

8. Представлен алгоритм оптимизации ТЭП ПДКР, основанный на использовании результатов решения задач горного производства других отраслей, содержащий в виде составных частей алгоритм выбора метода исследования, алгоритм формулировки задания на решение практической проблемы научными методами, формулировки и формализации вытекающей из нее научной задачи, получения ее численного решения, проверки решения на адекватность и достоверность, что позволяет, в целом, повысить степень использования существующих научных результатов, скоординировать и объединить усилия исследователей, инженеров-производственников и инженеров программистов для решения практических проблем методами математического моделирования, а в некоторых случаях решать прикладные задачи с меньшими затратами и без привлечения инженерно-технических работников со специальной математической подготовкой.

9. В качестве практического применения проведенных в данной работе исследований разработана автоматизированная система перспективного планирования и организации работ очистных и проходческих комплексов (АСППОР) применительно к условиям ПО«Беларуськалий». Структура и принцип функционирования системы получены на основе предложенного в работе метода численной реализации на ЭВМ формализованной задачи оптимизации ТЭП ПДКР, а алгоритмы используемые в модулях подсистемы, получены на основе закономерностей и числовых зависимостей установленных в данной работе. Расчетный экономический эффект от внедрения результатов работы на ПО «Беларуськалий» находится в пределах от 500 до 2500 тыс. белорусских рублей в ценах 1991 года.

1. Авдулов П.В. Математическое программирование в горной промышленности: Учеб. пособие. М.: Московский горный институт, 1970. - с. 279.

2. Авдулов П.В. Методы анализа и обоснования хозяйственных, решений на основе линейных оптимизационных моделей. М.: АНХ., 1984.-с. 81.

3. Айвазян С.А., Енюков И.О., Мешалкин Л.Д. Исследование зависимостей. М.: Финансы и статистика, 1985. - с. 487.

4. Алымов А.Н. Управление производством в современных условиях. Киев : Наук, думка, 1973. - с. 271.

5. Андреичев А.И. Разработка калийных месторождений. — М.: Недра, 1966. — с. 152.

6. Астахов А.С. Экономическая оценка запасов полезных ископаемых. М: Недра, 1981. - с. 287.

7. Астахов А.С. Критерий и система показателей экономической эффективности производственных решений: Учеб. пособие. -М.: АНХ, 1987.-с. 133.

8. Атрашкевич А.А., Соколов М.В., Фивеч М.П. Разработка калийных месторождений Германии, США и Франции. — М.: Государственное научно-техническое издательство химической литературы, 1952. — с. 165.

9. Береговых Ю.В. Организация оптимального месячного планирования добычи руды на калийных рудниках в диалоговом режиме: Автореф. дис. канд. техн. наук:МГГИ.- М.,1982.- с. 12

10. Бикмуллин А.А. Основы прикладной теории научно-технического прогнозирования. М.: ИУНХ, 1976. - с. 179.

11. Блудилин И.М. Совершенствование годового планирования добычи руды на подземных рудниках.: Автореф. дис. . канд. техн. наук.: МГГИ. М., 1978.-е. 14.

12. Богатов Б.А. Математические методы в торфяном производстве. М.: Недра, 1991. - с. 240.

13. Богатов Б.А. Моделирование и оптимизация процессов брикетного производства. М.: Недра, 1991. - с. 58.

14. Богатов Б.А. Математические методы в горном производстве // Бюллетень Белорусской горной академии. Минск, 1998.1(2).- С. 65-71.

15. Богатов Б.А., Шпургалов Ю.А. Использование математических моделей физических и организационных процессов в задачах оптимизации добычи калийных рудников // Горная механика. -2000.-№1-2.-С. 3-7.

16. Богатов Б.А., Шпургалов Ю.А. К вопросу о проблемах внедрения результатов прикладных исследований в калийной отрасли // Горная механика. 2000. - №1-2. - С. 8 -12 .

17. Богатов Б.А., Зюзин Б.Ф. и др. Прогнозирование предельных состояний в нелинейной геомеханике.- Минск:БГА,2000. с. 340

18. Богатов Б.А., Шпургалов Ю.А. Математическое моделирование и обоснование решений в горном производстве. Минск: Белорусская горная академия, 2002. - с. 367.

19. Брусиловский Д.В., Соболь А.В. Механизация проведения горных выработок на калийных рудниках. Ленинград: Химия, 1973.-с. 155.

20. Бурчаков А.С. Опыт сетевого планирования и управления комплексными разработками в горном деле. М.: ЦНИИТЭН,1966. - с. 48.

21. Бусленко Н.П. Моделирование сложных систем. М.: Наука, 1978.-с. 212.

22. Бухало С.М. Организация производства и планирование на угольных шахтах. М.: Госгортехиздат, 1961. - с. 414.

23. Вагнер Г. Основы исследования операций. 3 т. М.: Мир, 1973. -с. 501.

24. Вентцель Е.С. Исследование операций. М.: Советское радио, 1972.-с. 551.

25. Вирт Н. Структура данных и алгоритмы. Современный компьютер. М.: Мир, 1985. - с. 60 -76.

26. Воробьев Б.М. Бурчаков А.С., Исибаев Е.В. Надежности технологических схем и процессов угольных шахт. М.: Недра, 1975.-с. 231.

27. Галаев Н.З., Крапивин В.Н. Определение оптимальных параметров систем разработки рудных месторождений: Учебное пособие. Ленинград: ЛГИ, 1979.-е. 110.

28. Галаев Н.З., Кавтаськин А.А. Применение методов математического моделирования для оптимизации технологических параметров рудника. Ленинград: ЛГИ, 1971.-е. 125.

29. Ганицкий В.И. Организация производства на карьерах. М.: Недра. 1983.-е. 230.

30. Гец А.К. Организация оперативного управления горными работами в условиях калийного рудника НО "Белоруськалий": Автореф. дис. канд. техн. наук: МГГИ. М., 1978. - с. 18.

31. Гмошинский В.Г. Инженерное прогнозирование. М.: Энергоиз-дат, 1982.-с. 207.

32. Гмошинский В.Г., Флиорент Г.И. Теоретические основы инженерного прогнозирования. М.: Наука, 1973. - с. 303.

33. Гойзман Э.И. Методы количественного обоснования решений. -М.: АНХ, 1985.-е. 166.

34. Гойзман Э.И. Оптимизация планирования в угольной промышленности. М: Недра, 1984. - с. 192.

35. Гойзман Э.И. Моделирование производственных процессов на шахтах. М.: Недра, 1977. - с. 192.

36. Дубовик В.А. Шпургалов Ю.А. Доклад на спец. тему: // Четвертый Всесоюзный научно-технический семинар по теории и технике РПУ: Тезисы доклада Всесоюзн. НТС. Киев, 1980. -С. 47-48.

37. Единые нормы безопасности при взрывных работах. М.: НПО ОБТ, 1992.-е. 238.

38. Журавков М.А., Мартыненко М.Д., Николаев Ю.Н. Геомеханическое моделирование напряженно-деформированного состояния слоистого массива горных пород. Минск: БелНИИНТИ, 1992.- с. 55.

39. Журавков М.А., Андрейко С.С., Белецкий О.А. Система ресурсного проектирования в геомеханике с использованием метода индивидуального проектирования // Материалы, технологии, инструменты. 1996. - №3. - С. 46-51.

40. Журавков М.А., Смычник А.Д. Проектирование геомониторинговых систем для регионов крупномасштабного освоения подземного пространства. Минск: Белорусская академия наук безопасности жизнедеятельности, 1997. - с. 189.

41. Зебзиев К.В., Котов Г.К., Суменков М.С., Кисляк В.М. Динамическая модель месячного планирования производственной программы, горных предприятий // Известия вузов. 1967. -№3,- С. 48-57.

42. Иванилов Ю.П., Лотов А.З. Математические модели в экономике. М.: Наука, главная редакция физ.-мат. литературы, 1979.-с. 304.

43. Иванов Н.И. Экономико-математическое моделирование развития горных работ на шахтах. М.: Недра, 1971. - с. 199.

44. Иванов Н.И. Планирование производства горнорудных объединений и предприятий. М.: Недра, 1976. - с. 311.

45. Именитов В.Р. и др. Планирование и управление рудником по методу СПУ. М.: 1969. - с. 67.

46. Именитов В.Р. Последовательность отработки запасов рудных месторождений. М.: МГИ, 1980. - с. 24.

47. Исследование операций. Модели и применения. / Под ред. Моудера Дж., Элмаграби С. М.: Мир, 1981. - с. 677.

48. Каждан А.Б., Гуськов О.И., Шиманский А.А. Математическое моделирование в геологии и разведке полезных ископаемых. Учебное пособие М.: Недра, 1979. - с. 168.

49. Каплун В.А. Ключников А.С. Шпургалов Ю.А. Расчет диаграммы направленности излучающей системы антенна каркас радиопрозрачного укрытия // Вопросы радиоэлектроники. Сер. общетехнич. - 1980. - Вып.1. - С. 42-50.

50. Качармин С.Д. Исследование и разработка системы управления горними работами на действующей угольной шахте: Автореф. дис. канд. техн. наук. М., 1969. - с. 16.

51. Килячков А.П. Технология горного производства. М.: Недра, 1979.-с. 304.

52. Ключников А.С., Терехович А.Б., Шпургалов Ю.А. Доклад на спец. тему II Третий Всесоюзный научно-технический семинарпо теории и технике РПУ: Тезисы доклада Всесоюзн. НТС. -Харьков, 1978. С. 19 -20.

53. Ключников А.С. Мишурная М.И. Шпургалов Ю.А. Дифракция электромагнитной волны на решетке металлических стержней прямоугольного сечения // Вестник БГУ Сер1. 1979. - №1.- С. 25-30.

54. Ключников А.С. Мишурная М.И. Шпургалов Ю.А. Дифракция электромагнитных волн на диэлектрической стержневой решетке // Вопросы радиоэлектроники. Сер общетех. 1979. -Вып.З. - С. 39-43.

55. Ключников А.С. Шпургалов Ю.А. Дифракция плоской электромагнитной волны на металлической решетке равносторонних стержневых треугольников // Вопросы радиоэлектроники. Сер. общетехнич. 1980. - Вып.З. - С. 76-82.

56. Коллинз Р. Течение жидкостей через пористые материалы. М.: Мир, 1964.-с. 350.

57. Ковалев О.В., Ливенский B.C., Былино Л.В. Особенности безопасной разработки калийных месторождений. Минск: Полымя, 1982. - с. 96.

58. Комков В.В. Исследование и разработка подсистемы перспективного управления развитием горных работ на действующей шахте (на примере шахты "Северная" Воркута-уголь): Автореф. дис. канд. техн. наук. М., 1972. - с. 20.

59. Комков В.В. Некоторые задачи динамического программирования. М.: АНХ, 1978. - с. 99.

60. Котов Г.К. Перспективное планирование горных работ на рудных карьерах: Автореф. Дис. . канд. техн. наук. Свердловск, 1969.-с. 18.

61. Крулькевич М.И., Сапицкий К.Ф. Оптимизация оперативного управления угольной шахтой. М.: Недра, 1978. - с. 232.

62. Кудряшов А.И., Сметанников А.Ф., Седых Э.М. Тяжелые металлы в калийных рудах Верхнекамского месторождения: Сб. Калийные соли Беларуси: состояние освоения месторождений, перспективы развития, проблемы. Минск, 1999. - С. 78 - 80.

63. Лавриненко В.Ф. Экономическая целесообразность концентрации горных работ на шахтах Кривобасса. Киев: УкрНИИНТИ, 1968.-с. 56.

64. Леонтьев В.А. Реализация математических моделей на ЭВМ. -М.: Энергия, 1981.-е. 174.

65. Максимов Ю.И. Стохастическое моделирование в планировании. Новосибирск: Наука,1981. - с. 227.

66. Мартино Д. Технологическое прогнозирование. М.: Прогресс, 1977.-е. 591.

67. Марцев В.В. Организация планирования работы комплексасамоходного оборудования при подземной добыче руд: Автореф. дис. канд. техн. наук. М.: 1983. - с. 16.

68. Математическая экономика. / Под ред. Митягина Б.С. М.: Мир, 1974.-с. 236.

69. Мелькумов .Л.Г., Климов Л.М. Мигачев Р.Д. Антонов В.А. Автоматизированные системы управления в угольной промышленности. М.: Недра, 1980. - с. 288.

70. Методические рекомендации по сравнительной экономической оценке систем разработки рудных месторождений. Ленинград: ВНИИГ, 1977.-с. 43.

71. Методы оптимального проектирования угольных шахт. / Под ред. Курносова A.M. М.: Недра, 1974. - с. 368.

72. Михалевич B.C. Последовательные алгоритмы оптимизации и их применение. Кибернетика, 1965. - № 1 - С. 45-57.

73. Моисеев Н.Н. Численные методы в теории оптимальных систем. -М.: Наука, 1971.-е. 424.

74. Молчанов В.Н. Совершенствование методов управления развитием горных работ с применением средств вычислительной техники (на примере шахт, разрабатывающих крутые пласты Кузбасса).: Автореф. дис. канд. техн. наук. М.,1970.-е. 20.

75. Найманов Б.С, Оптимизация текущего и перспективного планирования в угольной промышленности. М.: ЦНИЭИуголь, 1973.-е. 89.

76. Найманов Б.С. Организация планирования в угольной промышленности. М.: ЦНИЭИуголь, 1974. - с. 36.

77. Насонов И.Д. Моделирование горних процессов. М.: Недра, 1978.-е. 256.

78. Науменко К.Д. и др. Математические методы в планировании и управлении производством на горных предприятиях. М.: Недра, 1970.-е. 312.

79. Новожилов М.Г. Научные основы планирования и управления мощными карьерами с применением ЭЦВМ. М.: Наука, 1969. -с. 179.

80. Новожилов В.В. Проблемы измерения затрат и результатов при оптимальном планировании. М.: Наука, 1972. - с. 434.

81. Опыт сетевого планирования и управления комплексными разработками в горном деле. М.: ЦНИИТЭН, 1966. - с. 48.

82. Оптимальное планирование на ЭВМ в угольной промышленности / Под общ. ред. А.С. Астахова. М: Недра,1971.-е. 304.

83. Оптимизация основных параметров разработки сложного угольного месторождения с применением ЭВМ / Под ред.

84. Кузюкова Ф.Ф. М.: Недра, 1972. - с. 192.

85. Оптимальное планирование производства на рудниках /Под. ред. Иванова Н.И. Киев: Техника, 1973. - с. 132.

86. Организация, планирование и управление производством на предприятиях горной промышленности / Под ред. Науменко К.Д. -М.: Недра, 1977.-е. 480.

87. Организация системы сетевого планирования и управления комплексными разработками в горном деле / Бурчаков А.С. и др.М.: Недра, 1966. с. 48.

88. Осмоловский В.В. Применение сетевого планирования и управления в горнорудной, промышленности УССР. Киев: УкрНИИНТИ,1969. - с. 64.

89. Петрович С.И. Календарное планирование в АСУ угольной шахты. Алма-Ата: Наука, 1978.-е. 186.

90. Петросов А.А., Воробьев Б.М., Блудилин И.М. Учет вероятностного фактора при оптимальном планировании объемов добычи руды: Сб. научных трудов МГИ. М.: МГИ, 1975.-е. 181.

91. Петросов А.А. Исследования операции в горной промышленности. М.: МГИ, 1977. - с. 110.

92. Петросов А.А., Титков А.Н. Прогноз показателей для решения задач перспективного планирования в АСУ рудников: Тезисы докл. науч.конф. М., 1978. - с. 135.

93. Петросов А.А. Комплексная взаимоувязка задач управления добычи руды в АСУ подземных рудниках.: Тезисы докл. науч. конф.-М., 1978.-е. 131.

94. Петросов А.А. Бобенко Б.М. Влияние концентрации горных работ на надежность плановых решений: Тезисы докл. науч. конф. М., 1978.-е. 118.

95. Подиновский В.В., Ногин В.Д. Парето-оптимальные решения многокритериальных задач. М.: Наука, главная редакция физ.-мат. литературы, 1982. - с. 256.

96. Проблемы оптимального функционирования социалистической экономики / Под ред.акад. Н.П.Федоренко.-М.:Наука,1972.-с.566

97. Подсистема автоматизированного проектирования развития горных работ для поддержания мощностей действующих калийных рудников ВО «Союзкалий»: Отчет о НИР / БФ ВНИИГ; № ГР 01850024809. - Солигорск, 1987. - с. 75.

98. Протодьянов М.М., Тедер Р.И., Ильинская Е.И. и др. Распределение и корреляция показателей физических свойств горных пород: Справочное пособие. М.: Недра, 1981. - с. 192.

99. Протосеня А.Г., Кулиш С.А. и др. Математические методы и модели в планировании и управлении горным производством. -М.: Недра, 1985.-е. 288.

100. Пеона М., Бисдорф В. Расчет календарного графика очистных работ на калийной шахте // Глюкауф. -1961, №2.- С. 105 - 112.

101. Разработать и выдать инструкцию по экономической оценке и нормированию потерь калийной руды при добыче на Старобинском месторождении: Отчет о НИР / БФ ВНИИГ; № ГР 01812007734. - Минск, 1983. - с. 58.

102. Ратушный А.А. Экономика, организация и планирование на предприятиях угольной промышленности.-М:Недра,1981.-с. 360

103. Ратушный. А. А. Организация и планирование производства на угольных шахтах. Киев, Донецк: Вища школа, 1981. - с. 240.

104. Резниченко С.С. Моделирование и оптимизация динамических и дискретных задач планирования и управления горным производством. М.: МГИ, 1979. - с. 77.

105. Резниченко С. С. Математическое моделирование в горной промышленности. -М.: Недра, 1981. с. 216.

106. Ржевский В.Д. Организация процесса оперативного управления производством на карьерах с техникой непрерывного действия: Автореф. Дис. канд.техн.наук. М., - с. 22.

107. Рогинский Р.Н. Планирование подземных горных работ с применением ЭВМ. М.: ЦНИИИТЭИЦМ, 1970. - с. 92.

108. Рогинский Р.Н. Планирование развития горных работ на рудниках. М.: Недра. 1978. - с. 220.

109. Рогинский Р.Н. Экономики и планирование горного производства. Свердловск: ВИПК МЦМ, 1983. - с. 53.

110. Рогов Е.И. Оптимизационное моделирование в горном деле. -Алма-Ата: Наука КазССР, 1987. с. 76.

111. Рогов Е.И. Проектирование производственных объединений по добыче угля. Алма-Ата: Наука КазССР, 1987 - с. 197.

112. Рогов Е.И. Теория и методы математического моделирования производственных процессов в горном деле. Алма-Ата: Наука,1973.-е. 142.

113. Сагинов А.С., Квон С.С. Адимов К.Н. Методы анализа и оптимизации технологических схем угольных шахт. М.: Недра,1974.-е. 296.

114. Сапешко В.В., Ниценко В.И., Шпургалов Ю.А. Некоторые закономерности движения твердых частиц в воздушно-проходных сапарат. инерцион. типа // Горная механика. 2000. -№1-2.-С. 29-35.

115. Сапешко В.В., Ниценко В.И., Шпургалов Ю.А. Сухое измельчение сильвинитовой руды на вентилируемой установке // Горная механика. 2000. - №1-2. - С. 36-40.

116. Сапешко В.В., Ниценко В.И., Шпургалов Ю.А. Технология избирательного измельчения минерального сырья свыделением трудноизмельчаемых компонентов в вентилир. Установках // Горная механика. 2000. - №1-2. - С. 41-43.

117. Сапешко В.В., Ниценко В.И., Шпургалов Ю.А. Совершенствование метода перегрузки для исследований прочности минералов // Горная механика.-2000.-№1-2.- С.44-46

118. Сапешко В.В., Ниценко В.И., Шпургалов Ю.А. Классификация и обеспыливание сыпучих материалов в вентелируемых контурах // Горная механика 2001.- №1. - С. 25-26.

119. Сапешко В.В., Ниценко В. И., Стромский А.С., Шпургалов Ю.А. Пути совершенствования технологии переработки доломита на ОАО «Доломит» // Промышленная безопасность. 2002. - №4.- С. 36-37.

120. Саридис Д.Ж. Самоорганизующиеся стохастические системы управления. М.: Наука, 1980. - с. 400.

121. Седов Л.И. Методы подобия и размерности в механике. М.: Наука, 1977.-с. 440.

122. Смычник А.Д., Шпургалов Ю.А. Методические указания по дипломному проектированию для студентов специальности Т.20.02 «Разработка полезных ископаемых специализации Т.20.02.04 «Подземные горные работы». Минск: БГПА, 2001. -с.ЗО.

123. Смычник А.Д., Шпургалов Ю.А. Технология подземной разработки пластовых месторождений: Программа, методические указания, контрольные задания. Минск: БГПА, 2001.-е. 35.

124. Смычник А.Д., Шпургалов Ю.А. Системы разработки шахтных полей пластовых месторождений: Методич. указан, по выполнению курсового проекта для студентов специальности

125. Т.20.02 «Разработка полезных ископаемых специализации Т.20.02.04 «Подземные горные работы». Минск: БГПА, 2001. -с. 14.

126. Справочник по системотехнике. М.:Советское радио, 1970.-c.688

127. Стариков А.В. Оптимизация календарных планов развития горных работ на угольных шахтах. М.: АН СССР, 1972. - с. 43.

128. Соболь И.М. Метод Монте-Карло. М.: Наука, 1978. - с. 64.

129. Суменков М.С., Кисляк В.М., Чичканов В.П. Оптимальное планирование деятельности промышленных предприятий. М.: Наука, 1980. - с. 232.

130. Сьедин В.М., Фоминых В. Д. Совершенствование хозяйственного расчета в шахтном строительстве. М.: Недра, 1986.-с. 143.

131. Тадей Г., Берлаге П. Расчет календарного графика разработки каменноугольных пластов с минимальными затратами // Глюкауф. 1964,- № 4. - С. 207-216.

132. Теория прогнозирования и принятия решений / Под ред. Саркисяна С.А. М.: Высш. шк., 1977.- с. 351.

133. Технико-экономический анализ работы горных предприятий / Под ред. Науменко К.Д. Харьков: Вища школа, 1983. - с. 215.

134. Технология и механизация разработки калийных и каменносоляных месторождений / Под ред. к. т. н. Зеленкина В.И., к. г.- м. н. Романова B.C. М., 1989. - с. 212.

135. Типовая методика разработки пятилетнего плана производственного объединения (комбината), предприятия. -М.: Экономист, 1975. с. 374.

136. Титков А.Н. Совершенствование перспективного планирования добычи руды на подземных рудниках.: Автореф. дис. . канд. техн. наук. М., 1978. - с. 12.

137. Триндафилов С.П. Долгосрочное планирование горных работ на карьерах с целью обеспечения качества железных руд.: Автореф. дис. канд. техн. наук. М., 1972. - с. 16.

138. Физико-технические горные проблемы / Сборник статей под ред. Н.В. Мильникова. М.: Наука, 1971. - с. 213.

139. Физико-технические проблемы разработки и обогащения твердых полезных ископаемых / Сб. статей под ред. Д.М Бронникова. М .: АН СССР, 1986. - с. 177.

140. Френкель А.А. Математические методы анализа динамики и прогнозирования производительности труда. М.: Экономист, 1972.-с. 190.

141. Хижняк В.И. Исследование и совершенствование методов выбора, оптимальных решений при управлении горными работами.: Автореф. дис. канд. техн. наук. М., 1972. - с. 14.

142. Хохряков B.C. Экономическая оценка вариантов открытой разработки о учетом фактора времени. Свердловск, 1969. - с. 38.

143. Хохряков B.C. Открытая разработка месторождений полезных ископаемых. М.: Недра, 1982. - с. 280.

144. Хохряков B.C. Автоматизированное проектирование карьеров. М.: Недра, 1985. - с. 263.

145. Церенщиков Л.Т. К вопросу оптимального распространения годового плана между отдельными участками при разработке обособленных бокситных залежей: Тезисы докл. 1-ой уральской конф. Свердловск, 1971. - С.87-88.

146. Чесноков Н.И. Оптимизация решений при разработке урановых месторождений. М.: Атомиздат, 1974. - с. 296.

147. Шенон Имитационное моделирование систем, искусство и наука. М.: Мир, 1978. - с.150.

148. Шик Д., Клинген Б. Планирование очистных работ в рамках производственной программы горного предприятия // Глюкауф. 1970. -№2I. -С.12-19.

149. Шкурба В.В. Последовательный метод решения задач перспективного планирования развития горных работ на угольных шахтах // Кибернетика. 1966. - № 5. - С. 99 -102.

150. Шпургалов Ю.А. Дифракция электромагнитных волн на решетках из металлических треугольных ячеек, образованных стержнями прямоугольного сечения II Проблемы развития связи. Электромагнитная совместимость и устройство СВЧ: Сб. ст.-Киев, 1977.- С. 52-53.

151. Шпургалов Ю.А. Доклад на спец. тему// Четвертый Всесоюзный научно-технический семинар по теории и технике РПУ: Тезисы доклада Всесоюзн. НТС. Киев, 1980. - С. 67-68.

152. Шпургалов Ю. А. Перспективное планирование и организация совместных работ очистных и проходческих комплексов калийных рудников.: Автореф. Дис. . канд. техн. наук. М., 1989.-с. 15.

153. Шпургалов Ю.А. Разработка интеграционной имитационной модели оптимизации показателей производственной деятельности калийных рудников // Горная механика. 2002. -№2. - С. 45-48.

154. Шпургалов Ю.А. К вопросу об эффективности современных прикладных исследований II Горная механика. 2002. - №2. -С. 49-51.

155. Шпургалов Ю.А. Применение метода имитационного моделирования для решения сложных задач горного производства И Вестник БИТУ. 2003. - №1. - С. 18-20.

156. Шпургалов Ю.А. Оптимизационное моделирование производственной деятельности калийных рудников // Горный журнал. 2003. - №7. - С. 55-56.

157. Шпургалов Ю.А. К вопросу разработки алгоритма решения современных прикладных проблем организации горного производства на основе математического моделирования // Горная механика 2003. - №3-4. - С. 18-22.

158. Шпургалов Ю.А. К вопросу о совершенствовании методов оптимального управления производственной деятельностью калийных рудников // Горный информационный аналитический бюллетень. 2004. - №1. - С. 42-45.

159. Шпургалов Ю.А. Информационная математическая модель горногеологических характеристик пластовых месторождений калийных солей // Известия ВУЗов. Геология.- 2004.- №3.- С.

160. Шпургалов Ю.А. Методы исследования задач горного производства // Вестник Белорусского национального технического университета. 2004. - №2. - С. 5-8.

161. Шпургалов Ю.А. Алгоритм управления калийными рудниками на основе информационных технологий // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2004. - №4. - С. 55-57.

162. Шпургалов Ю.А. Информационная имитационная модель оседаний и деформаций земной поверхности от подработки // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2004. -№6. - С. 53-55.

163. Экономика открытой разработки рудных месторождений. / Сб. статей под ред. Ю. И. Жернакова, Л.А. Архипова. Свердловск, 1969.-с. 128.

164. Энгельпе У.Д. Как Интегрировать САПР и АСТПП: Управление и технология / Перевод с англ. В.В. Мартынюка, Д.Е! Веденеева / Под редакцией Корягина М.: Машиностроение, 1990. - с. 320.

165. Эпельбойм И.Я. Исследование и формирование перспективного календарного плана горных работ рудных карьеров: Автореф. дис. канд. техн. наук. М., 1972. - с. 21.

166. Юдин Д.Б. Математические методы управления в условиях неполной информации. М.: Сов.радио, 1974. - с. 40.