Повышение уровня прогрессивности проектов выемочных участков шахт на основе ситуационного моделирования отработки запасов угля тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.21, кандидат технических наук Гинкель, Виталий Константинович

• Гинкель, Виталий Константинович
• кандидат технических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат технических наук Гинкель, Виталий Константинович

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ВЫЕМОЧНЫХ УЧАСТКОВ УГОЛЬНЫХ ШАХТ.

1.1. Анализ типовых проектов выемочных участков угольных шахт и направлений повышения уровня их прогрессивности.

1.2 Анализ направлений стратегического развития угольной промышленности.

1.3. Анализ методической базы оценки прогрессивности проектных решений по отработке запасов шахтных полей.

1.4. Формулирование цели и постановка задач исследований.

ВЫВОДЫ.

2. ОБОСНОВАНИЕ ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СИТУАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ОТРАБОТКИ ЗАПАСОВ ВЫЕМОЧНЫХ УЧАСТКОВ.

2.1. Общие положения.

2.2. Анализ практики выбора и обоснования параметров технологических схем отработки запасов выемочных участков угольных шахт на стадии выполнения проектных работ.

2.3 Особенности использования ситуационного моделирования для повышения уровня прогрессивности проектов выемочных участков.

2.4 Основные методические принципы использования современных информационных технологий при проектировании выемочных участков угольных шахт.

ВЫВОДЫ.

3. РАЗРАБОТКА МЕТОДИЧЕСКИХ РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО ВЫБОРУ И ОБОСНОВАНИЮ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ ОТРАБОТКИ ЗАПАСОВ ВЫЕМОЧНОГО УЧАСТКА НА БАЗЕ СИТУАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ.

3.1. Разработка обобщенной структуры модели выбора и обоснования проектных решений.

3.2. Разработка ситуационной модели выбора и обоснования технологических схем в зависимости от горно-геологических условий отработки запасов угля.

3.3 Оценка эффективности реализации принимаемых проектных решений по отработке запасов выемочных участков.

3.4. Разработка алгоритма функционирования системы выбора и обоснования проектных решений с использованием ситуационного моделирования.

ВЫВОДЫ.

4. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРАКТИЧЕСКОЙ РЕАЛИЗАЦИИ СИТУАЦИОННОЙ МОДЕЛИ ВЫБОРА И ОБОСНОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ ОТРАБОТКИ ЗАПАСОВ ВЫЕМОЧНЫХ УЧАСТКОВ УГОЛЬНЫХ ШАХТ.

4.1. Рекомендации по использованию прикладных программных пакетов при разработке системы выбора и обоснования технологических схем выемочного участка.

4.2. Ретроспективная апробация ситуационной модели выбора и обоснования технологических схем выемочных участков в условиях ОАО «Шахта Распадская».

ВЫВОДЫ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение уровня прогрессивности проектов выемочных участков шахт на основе ситуационного моделирования отработки запасов угля»

В связи с ориентацией угольной промышленности России на интенсификацию и концентрацию горного производства на предприятиях высокого технико-экономического уровня резко повышаются требования к качеству проектных решений, принимаемых на уровне основного технологического звена шахты - выемочного участка. Проекты подготовки и отработки запасов выемочных участков должны учитывать не только изменчивость горно-геологических условий при ведении горных работ в их границах, но и специфику их влияния на динамику показателей эффективности и безопасности функционирования с использованием высокопроизводительных, но в то же время капиталоемких комплексов очистного оборудования. Естественно, с ростом технического уровня очистных работ возрастает «цена» ошибок из-за принятия необоснованных проектных решений. В этой связи проекты подготовки и отработки запасов выемочных участков должны отличаться высокой степенью адаптивности к изменчивости природных и производственных ситуаций и предусматривать возможность своевременной корректировки управляющих воздействий с использованием информационных технологий и опыта квалифицированных специалистов.

При оптимизации проектов выемочных участков особое место отводится выбору и обоснованию прогрессивных проектных решений, предусматриваемых технологической картой отработки запасов и своевременно реализуемых при изменениях условий ведения очистных работ, выявляемых прогнозом. Таким образом, исследования, направленные на разработку методических рекомендаций по выбору и обоснованию прогрессивных проектных (управленческих) решений по рациональной и безопасной отработке запасов выемочных участков, вполне объективно могут быть признаны актуальными для угольной промышленности.

Целью диссертации является разработка методики выбора и обоснования прогрессивных проектов высокопроизводительной и безопасной отработки запасов угля в границах выемочного участка с учетом своевременной адаптации технологических схем к изменениям горно-геологических условий.

Основная идея работы заключается в использовании ситуационной модели выбора и обоснования проектных решений с возможностью адаптации технологических схем отработки запасов выемочных участков к изменяющимся горно-геологическим условиям.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

1. Центральным компонентом повышения уровня прогрессивности проектов выемочных участков угольных шахт является реализация ситуационной модели выбора и обоснования проектных решений, обладающей возможностью корректной адаптации технологических схем к изменяющимся горногеологическим условиям отработки запасов угля.

2. Теоретическую базу синтеза ситуационной модели выбора и обоснования технологической схемы выемочного участка угольной шахты представляют методы искусственного интеллекта, позволяющие использовать знания и передовой опыт отработки запасов угля в различных горно-геологических и горнотехнических условиях.

3. Результативность использования ситуационного моделирования проектных решений обеспечивается адресно-ориентированным использованием средств «обратной связи» для своевременного пополнения знаний и актуализации прогрессивных технологических схем отработки запасов выемочных участков угольных шахт.

Научная новизна работы состоит в следующем:

• обоснованы направления повышения уровня прогрессивности проектов выемочных участков угольных шахт;

• предложена структура ситуационной модели выбора и обоснования технологической схемы выемочного участка, позволяющей

• использовать знания и передовой опыт ведения отработки запасов угля в различных горно-геологических и горнотехнических условиях;

• разработана ситуационная модель выбора и обоснования технологической схемы выемочного участка при отработке запасов выемочных участков с возможностью адаптации к изменяющимся горногеологическим условиям.

Научное значение диссертации заключается в разработке методических рекомендаций по повышению уровня прогрессивности проектов выемочных участков шахт на базе ситуационного моделирования выбора и обоснования технологических схем отработки запасов угля, адаптивных к изменяющимся горно-геологическим условиям.

Практическое значение диссертации заключается в разработке рекомендаций по реализации результатов исследований автора в практике разработки прогрессивных проектов отработки запасов выемочных участков угольных шахт.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций работы подтверждаются:

• анализом методической базы проектирования отработки запасов выемочных участков угольных шахт и передового опыта реализации проектов на отечественных и зарубежных шахтах высокого технико-экономического уровня;

• корректным использованием современных информационных технологий и программных продуктов для реализации методических рекомендаций по повышению уровня прогрессивности проектов выемочных участков угольных шахт;

• подтверждением работоспособности методических рекомендаций при ретроспективной апробации их применительно к отработке запасов выемочных участков в условиях шахты «Распадская».

Апробация работы. Основное содержание диссертации и ее отдельные положения докладывались и получили одобрение на научных симпозиумах, проводимых в Московском государственном горном университете в рамках «Недели горняка» (Москва, 2010 - 2011) и научных семинарах кафедры

Подземная разработка пластовых месторождений» МГГУ (Москва, 20092012).

Заключение диссертации по теме «Теоретические основы проектирования горно-технических систем», Гинкель, Виталий Константинович

Основные выводы, научные и практические результаты заключаются в следующем:

1. Осуществлен анализ методической базы проектирования отработки запасов угля в различных горно-геологических и горнотехнических условиях, а также практики реализации прогрессивных проектов.

2. Выявлен приоритет своевременной адаптации проектных решений к изменениям горно-геологических и горнотехнических условий, обеспечивающей эффективную и безопасную реализацию проектов в течение всего периода отработки запасов выемочного участка угольной шахты.

3. Доказана необходимость разработки методик выбора и обоснования прогрессивных проектных решений, базирующихся на аккумуляции знаний, использовании мирового опыта ведения работ в различных горногеологических и горнотехнических условиях, при реализации современного уровня проектов отработки запасов угля.

4. Предложена структура ситуационной модели выбора и обоснования прогрессивных технологических схем отработки запасов выемочных учас тков с возможностью адаптации их к изменению горно-геологических условий в их границах.

5. Предложены методические рекомендации выбора и обоснования прогрессивных проектных решений на базе ситуационной модели с аккумуляцией знаний, мирового и бассейнового опыта ведения очистных работ в различных горно-геологических и горнотехнических условиях.

6. Подтверждена на ретроспективе работоспособность методических рекомендаций по отработке запасов выемочного участка на основе ситуационного моделирования по выбору и обоснованию проектных решений.

7. Разработаны рекомендации по использованию результатов исследований в практике повышения уровня прогрессивности проектов выемочных участков угольных шахт.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация является научно-квалификационной работой, в которой содержится решение задачи повышения уровня прогрессивности проектов выемочных участков угольных шахт на основе ситуационного моделирования отработки запасов выемочных участков шахт, имеющей существенное значение для угольной промышленности России и развития системы знаний по специальности 25.00.21 - «Теоретические основы проектирования горнотехнических систем».

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Гинкель, Виталий Константинович, 2012 год

1. Кузнецов Ю.Н., Стадник Д.А., Гинкель В.К. К вопросу совершенствования методологии проектирования высокопроизводительной отработки запасов выемочных участков угольных шахт // Горная промышленность. 2012. - №3. - С. 70-75.

2. Стадник Д.А., Гинкель В.К. Повышение качества проектов выемочных участков угольных шахт с использованием ситуационного моделирования рабочих процессов // Горная промышленность. 2012. - №5. - С. 72-75.

3. Кузнецов Ю.Н., Некрасов В.В., Постников В.И. Технологическое картографирование отработки запасов выемочных участков. М.: МГГУ, 1993.

4. Тихонова JI.B. Разработка технологических карт отработки запасов выемочных участков угольных шахт. Дисс. канд.техн.наук. М.: МГГУ, 1986.

5. Кюрджиева Т.Ф. Обоснование параметров эффективной отработки запасов выемочных участков угольных шахт при составлении технологических карт. Дисс. канд.техн.наук. М.: МГГУ, 1986.

6. Капутин Ю.Е. Доклад на семинаре, http://www.geocad-it.ru/403/403r.html.

7. Рассел С., Норвиг П. Искусственный интеллект: современный подход, 2-е изд. М.: Издательский дом "Вильяме", 2006.

8. Нейлор К. Как построить свою экспертную систему. М.: Энергоатомиздат, 1991.

9. Грошенкова О.В., Решетов С.Е., Осыка Я.С. Изучение технологической схемы угольной шахты как объекта проектирования. Лабораторный практикум. М.: МГГУ, 2006.

10. Смирнов B.C., Самолетов Ю.Ю., Мирошников Г.П. Эффективность работы комплексов нового технического уровня в сложных горногеологических условиях шахты «Распадская»// Горные машины и автоматика. -2005. -№ 2. С. 43-46.

11. Куприянов В.В. Параллельные процессы в распределенных системах поддержки принятия решений. Часть 1. Учебное пособие. М.: МГГУ, 2003.

12. Пучков Л.А., Аюров В.Д. Синергетика горно-технологических процессов. М.: Изд-во МГГУ, 1997.

13. Методические документы по определению нагрузки на очистные забои угольных шахт. М.: ИГД им. A.A. Скочинского, 1980.

14. Леоненков А. В. Нечеткое моделирование в среде MATLAB и fuzzyTECH. СПб.: БХВ Петербург, 2005.

15. Хабаров С.П. Эксперные системы (конспект лекций). http://firm.trade.spb.ru/serp/index.htm.

16. Гриняев С. Нечеткая логика в системах управления// "Компьютерра". 2001. - № 38. - http://offline.computerra.ru/2001/415/13052/.

17. Круглов В. В., Борисов В. В. Искусственные нейронные сети. М.: Горячая линия - Телеком, 2001.

18. Кузнецов Ю.Н., Стадник Д.А. Структура нечеткой системы технологического картографирования отработки запасов выемочных участков угольных шахт// ГИАБ. 2008. - №2. - С. 233-238.

19. Стадник Д.А. Прогнозирование и управление электропотреблением угольных шахт. Сб. науч. тр. студентов магистратуры МГГУ. Вып. 4. - М.: МГГУ, 2004.

20. Малкин A.C., Пучков JI.A., Саламатин А.Г., Еремеев В.М. Проектирование шахт: Учеб. для вузов; Под ред. Пучкова J1.A. 4-е изд., перераб. и доп. М.: Издательство Академии горных наук, 2000.

21. Болотин В.В. Прогнозирование ресурса машин и конструкций. -М.: Машиностроение, 1984.

22. Болотин В.В. Ресурс машин и конструкций. М.: Машиностроение, 1990.

23. Куприянов В.В., Фомичева O.E. Интеллектуализация технологий автоматизированных систем. М.: МГГУ, 1994.

24. Методика разработки нормативов расхода запасных частей к горношахтному оборудованию. М.: Гипроуглемаш, 1974.

25. Временные нормативы технического обслуживания и ремонта основного подземного оборудования угольных шахт Минуглепрома СССР. -М.: ИГД им. А.А.Скочинского, 1980.

26. Гимелынтейн Л.Я. Техническое обслуживание и ремонт подземного оборудования. -М.: Недра, 1984.

27. Методическое руководство по совершенствованию производства на шахтах отрасли на основе разработки и внедрения технологических картограмм и карт организации труда. М.: ЦНИЭИуголь, 1977.

28. Методические указания по прогнозированию горно-геологических условий на выемочных участках шахт объединения «Кузбассуголь». -Кемерово, 1980.

29. Методические указания по составлению горно-геологического прогноза для очистных выработок (лав) действующих шахт Карагандинского бассейна. Караганда, 1977.

30. Методические указания по прогнозированию горно-геологических условий на участках высокопроизводительных лав. Гуково.: Гуковуголь, 1977.

31. Сайт http://remontexpert.ru.

32. Сайт http://www.edinros.ru.

33. Единые правила охраны недр при разработке месторождений твердых полезных ископаемых (Утв. постановлением Госгортехнадзора СССР от 14.05.1985 N 22) по состоянию на 7 октября 2006 года. http://www.bestpravo.ru/ussr/data02/texl2610.htm.

34. Козовой Г.И., Кузнецов Ю.Н., Рыжов A.M. Гибкие технологические системы высокопроизводительных угольных шахт. М.: Изд-во «Международная академия связи», 2003.

35. Станченко И.К., Петренко Е.В., Свирский Ю.И. и др. Проектирование угольных шахт. М.: Недра, 1976.

36. Ликальтер Л.А., Смиренский М.М., Федоров В.П., Рожкова Н.В. Выбор параметров шахт для месторождений с изменчивыми горногеологическими условиями. Вып.4. М.: ЦНИЭИуголь, 1981.

37. Смиренский М.М., Федоров В.П., Ликальтер Л.А. Определение нагрузки на комплексно-механизированную лаву при изменчивой мощности пласта//Средства комплексной механизации подземной разработки угольных месторождений. -М.: ИГД им. А.А.Скочинского, 1980.

38. Романов В.К. К выбору надежности величины технико-экономических показателей, определяемых на стадии проектирования// Сб. науч. тр. Вып.6. М.: МГИ, 1974.

39. Русаков Н.Г. Повышение точности инженерных расчетов при проектировании угольных предприятий. М.: ЦНИЭИуголь, 1976.

40. Бурчаков A.C., Малкин A.C., Устинов М.И. Проектирование шахт. -М.: Недра, 1978.

41. Методы оптимального проектирования угольных шахт. Под ред. Курносова A.M. М.: Недра, 1974.

42. Каталог экономико-математических моделей проектирования угольных шахт. М.: Центргипрошахт, 1974.

43. Приказ Минуглепрома СССР от 22.02.1977 №94 «О внедрении на шахтах отрасли технологических картограмм и карт организации труда».

44. Методические указания по составлению горно-геологического прогноза для очистных выработок (лав) действующих шахт Карагандинского бассейна. Караганда, 1977.

45. Методическое указание по прогнозированию горно-геологических условий на участках высокопроизводительных лав. Гуково: Гуковуголь, 1977.

46. Методические указания по прогнозированию горно-геологических условий на выемочных участках действующих шахт объединения «Кузбассуголь». Кемерово, 1980.

47. Бурчаков A.C., Харченко В.А., Кафорин JI.A. Выбор технологических схем угольных шахт. М.: Недра, 1979.

48. Бурчаков A.C., Малкин A.C. Проектирование и комплексная оптимизация параметров угольных шахт. М.: Наука, 1972.

49. Бурчаков A.C., Малкин A.C., Устинов М.И. Проектирование шахт. -М.: Недра, 1985.

50. Гвишиани Д.М., Лисичкин В.А. Прогностика. М.: Знание, 1968.

51. Горное дело, терминологический словарь/ Г. Д. Лидии, Л.Д. Воронина, Д.Р. Каплунов и др. М.: Недра, 1990.

52. Джон Дж. К. Методы проектирования. Пер. с англ. М.: Мир, 1986.

53. Добров Г.М. Прогнозирование науки и техники. М.: Наука, 1969.

54. Еремеев В.М., Диколенко Е.Я. Автоматизированное проектирование угольных шахт. Липецкое изд-во, 1997.

55. Кафорин Л.А. Исследования и выбор рациональных схем и способов вскрытия и подготовки пологих пластов средней мощности: Дис. канд. техн. наук. М.: МГИ, 1971.

56. Классификация запасов месторождений и прогнозных ресурсов твердых полезных ископаемых. М.: Минприроды РФ, ГКЗ, 1997.

57. Кузнецов К.К., Еремеев В.М. Эффективность освоения проектных показателей угольных шахт. -М.: Недра, 1985.

58. Методика анализа технико-экономических показателей угольных шахт. М.: ЦНИЭИуголь, 1973.

59. Методика комплексного сравнительного анализа работы угольных шахт. М.: ЦНИЭИуголь, 1982.

60. Малкин A.C. Разработка методов поэтапного проектирования оптимизации параметров и интегральной оценки проектов угольных шахт:-Дис. д-ра техн. наук. М.: МГИ, 1972.

61. Малкин A.C., Саламатин А.Г. Оценка шахтного фонда и повышение использования ресурсов. М.: Изд. МГГУ, 1996.

62. Малкин A.C., Саламатин А.Г. Моделирование технологических схем шахт// Сб. Инженерные проблемы разработки недр. М.: Нива России, 1996.

63. Нормы технологического проектирования угольных и сланцевых шахт. М.: Центргипрошахт, 1993.

64. Оценка качества проектов и технического уровня шахт/ E.H. Тучков и др. М.: Недра, 1977.

65. Правила безопасности в угольных шахтах. Самара: Самарский Дом печати, 1995.

66. Правила безопасности угольных шахт (Инструкции). Самара: Самарский Дом печати, 1996.

67. Проектирование предприятии с подземным способом добычи полезных ископаемых/ A.C. Бурчаков, A.C. Малкин, В.М. Еремеев и др. М.: Недра, 1991.

68. Реструктуризация угольной промышленности/ Ю.Н. Малышев, B.C. Зайденварг, В.М. Зыков и др. М.: Недра, 1996.

69. Рогов Е.И. Системный анализ в горном деле. Алма-Ата: Наука, 1996.

70. Руководство по проектированию вентиляции угольных шахт. М.: Недра, 1975.

71. Саламатин А.Г. Подземная разработка мощных пологих угольных пластов. М.: Недра, 1997.

72. Технология подземной разработки пластовых месторождений/ A.C. Бурчаков, Н.К. Гринько, Д.Ф. Дорохов и др. М.: Недра, 1993.

73. Устинов М.И. Проблемы вскрытия и подготовки запасов шахтных полей угольных месторождений. М.: Изд-во МГКУ, 1996.

74. Федоров В.П. Исследование надежности основных параметров шахт в целях ее учета при поэтапном проектировании: Дисканд.техн.наук. М.: МГИ, 1973.

75. Харченко В. А. Научные основы создания и выбора высокопроизводительных схем угольных шахт для условий пологих пластов средней мощности. Дисс. докт.техн.наук. М., 1972.

76. Шевяков Л.Д. Основы теории проектирования угольных шахт. М.: Углетехиздат, 1958.

77. Сливаев И.А. Управление производственными процессами в очистном забое с помощью технологических картограмм// Уголь. 1977. - №8. -С. 52-57.

78. Бойко В.В., Савинков В.М. Проектирование баз данных ИС. М.: Финансы и статистика, 1989.

79. Искусственный интеллект: в Зх кн. Справочник// Книга 1. Системы общения и экспертные системы. М.: Радио и связь, 1990.

80. Искусственный интеллект: в Зх кн. Справочник// Книга 2. Модели и методы. М.: Радио и связь, 1990.

81. Искусственный интеллект: в Зх кн. Справочник// Книга 3. Программные и аппаратные средства. М.: Радио и связь, 1990.

82. Поспелов Г.С. Искусственный интеллект основа новой информационной технологии. - М.: Наука, 1988.

83. Интеллектуальные информационные системы (Под ред. Деева В.В. и др.). М.: Воениздат, 1991.

84. Д.Уотремен. Руководство по экспертным системам. Пер. с англ. -М.: Мир, 1989.

85. Попов Э.В. Экспертные системы: решение неформализованных задач в диалоге с ЭВМ. М.: Наука, 1987.

86. Гаврилова Т.А., Червинская К.Р. Извлечение и структурирование знаний для экспертных систем. М.: Радио и связь, 1992.

87. Попов Э.В. и др. Статические и динамические ЭС: Учеб. Пособие. -М.: Финансы и статистика, 1996.

88. П.В. Васильев. Развитие горно-геологических информационных систем. Инф. бюллетень. М.: ГИС ассоциация. - 1999. - №2(19). - С. 32-33.