Разработка системы управления питателем секции механизированной крепи в технологии с выпуском угля подкровельной толщи тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Кизилов Сергей Александрович

• Кизилов Сергей Александрович
• кандидат наук
• 2024

Оглавление диссертации кандидат наук Кизилов Сергей Александрович

ВВЕДЕНИЕ

1 ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ СРЕДСТВ УПРАВЛЕНИЯ В ТЕХНОЛОГИИ ВЫПУСКА УГЛЯ ПОДКРОВЕЛЬНОЙ ТОЛЩИ ПРИ РАЗРАБОТКЕ МОЩНЫХ ПОЛОГИХ ПЛАСТОВ

1.1 Анализ данных о запасах угля, сосредоточенных в мощных пластах и современных средств для их разработки

1.2 Обзор технологий выпуска угля подкровельной толщи при разработке мощных пологих пластов

1.3 Автоматизированные системы управления

1.3.1 Схемы и способы построения автоматических систем управления

1.3.2 АСУ ТП современных механизированных крепей в составе очистного механизированного очистного комплекса

1.3.3 Измеряемые величины для реализации обратной связи при автоматизации процесса выпуска угля подкровельной толщи

1.3.4 Конструктивные параметры секции механизированной крепи с выпуском на забойной конвейер, влияющие на разработку АСУ ТП

1.4 Анализ технологий автоматизированного бесконтактного измерения объема насыпного груза на выделенном участке

1.5 Анализ способов дистанционного определения состава ГМ

1.5.1 Современные методы определения процентного содержания породы в ГМ

1.5.2 Способы, основанные на регистрации изменений в электрических полях пород

1.5.3 Сейсмоакустические и акустические способы анализа состава горных пород

1.5.4 Термические методы геофизических исследований

1.5.5 Методы, основанные на изучении изменений в магнитных полях

1.5.6 Методы рентгенофлюоресцентного анализа вещества

1.5.7 Ядерно-геофизические методы анализа состава

1.5.8 Исследование состава пород, основанное на естественной

радиоактивности угля и вмещающих пород

1.6 Выводы по главе

2 РАЗРАБОТКА И ОБОСНОВАНИЕ СПОСОБА БЕСКОНТАКТНОГО АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ИЗМЕРЕНИЯ ТЕКУЩЕЙ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ КАРЕТОЧНОГО ПИТАТЕЛЯ С НАКЛОННЫМ СТОЛОМ

2.1 Измерение текущей производительности кареточного питателя с наклонным столом

2.1.1 Теоретические основы способа измерения текущей производительности кареточного питателя с наклонным столом

2.1.2 Способ расчёта единичного объёма горной массы на измерительном участке

2.2 Экспериментальное определение параметров сечений объема угля на измерительном участке

2.2.1 Экспериментальное определение минимального расстояния между двумя расположенными световыми маркерами в лабораторных условиях57

2.2.2 Методика экспериментального определение размеров сечения и их количества на измерительном участке

2.2.3 Результаты экспериментального определение размеров сечения и их количества на измерительном участке

2.3 Верификация способа измерения единичного объёма горной массы на измерительном участке

2.3.1 Методика верификации способа измерения единичного объёма горной массы на измерительном участке

2.3.2 Верификация способа измерения единичного объёма ГМ на измерительном участке

2.4 Валидация способа измерения единичного объема горной массы на измерительном участке в лабораторных условиях

2.4.1 Методика проведения натурного эксперимента по валидации способа измерения единичного объема горной массы на лабораторном измерительном участке

2.4.2 Результаты эксперимента по валидации способа измерения единичного объема горной массы на измерительном участке в лабораторных условиях74

2.5 Способ бесконтактного измерения высоты слоя горной массы на измерительном участке в заданных точках на основе технологии машинного зрения

2.5.1 Общее описание работы способа измерения высоты слоя горной массы в заданных точках и формирования карты высот

2.5.2 Методика измерения высоты слоя горной массы в заданной точке на основе технологии машинного зрения

2.6 Верификация способа бесконтактного измерения объема горной массы на измерительном участке на основе технологии машинного зрения

1.7 Выводы по главе

3. ОБОСНОВАНИЕ СПОСОБА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИЗМЕНЕНИЯ СОСТАВА ГОРНОЙ МАССЫ ПРИ ВЫПУСКЕ УГЛЯ ПОДКРОВЕЛЬНОЙ ТОЛЩИ И ЕГО АППАРАТНОЙ РЕАЛИЗАЦИИ НА ОСНОВЕ РЕГИСТРАЦИИ ЕСТЕСТВЕННОГО ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЯ

3.1 Исследования естественной радиоактивности угля и пустой породы на месторождении с применением дозиметрических приборов на разных типах чувствительных элементов

3.1.1 Методика проведения эксперимента

3.1.2 Измерение естественного гамма-излучения горной массы

3.1.3 Измерение мощности эквивалентной дозы гамма-излучения угля и породы

3.2 Исследования радиоактивности горной массы с различным

соотношением угля и пустой породы в лабораторных условиях

3.2.1 Методика исследование влияния зольности угля на измеренный уровень мощности эквивалентной дозы гамма-излучения

3.2.2 Влияние зольности угля на измеренный уровень мощности эквивалентной дозы гамма-излучения по результатам проведенного исследования

3.2.3 Исследование изменения мощности эквивалентной дозы естественного гамма-излучения при циклической смене анализируемой среды

3.2.3.1 Методика исследования изменения мощности эквивалентной дозы естественного гамма-излучения при циклической смене анализируемой среды

3.2.3.2 Результаты исследование изменения мощности эквивалентной дозы естественного гамма-излучения при циклической смене анализируемой среды

3.3 Обоснование способа определения изменения состава горной массы при выпуске угля подкровельной толщи

3.4 Аппаратная реализация способа определения изменения состава горной массы при выпуске угля подкровельной толщи

3.4.1 Алгоритм формирования сигнала управления на основе анализа состава выпускаемой ГМ из подкровельной толщи

3.4.2 Размещение чувствительного элемента дозиметра в конструкции крепи с управляемым выпуском

3.5 Выводы по главе

4 РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА УПРАВЛЕНИЯ ШИБЕРНОЙ ЗАСЛОНКОЙ КРЕПИ С МЕХАНИЗИРОВАННЫМ ВЫПУСКОМ УГЛЯ НА ЗАБОЙНЫЙ КОНВЕЙЕР И ПРОГРАММНО-АППАРАТНЫЕ СРЕДСТВА ИХ

РЕАЛИЗАЦИИ

4.1 Разработка алгоритма управления шиберной заслонкой секции механизированной крепи с управляемым выпуском угля на забойный

конвейер и его программной реализации

4.1.1 Разработка алгоритма управления процессом выпуска на основе данных радиометрии об изменении состава горной массы в выпускном окне и текущей производительности питателя

4.1.2 Программная реализация управления выпуском на основе алгоритмов управления объемом и анализа состава горной массы на измерительном участке

4.2 Обоснование подхода к аппаратной платформе для реализации алгоритма управления процессом выпуска угля подкровельной толщи секцией механизированной крепи на забойный конвейер

4.2.1 Организации передачи данных от устройств слежения за процессом выпуска в АСУ секции механизированной крепи

4.2.2 Структурная схема интеграции оборудования управления и контроля выпуском в АСУ секции механизированной крепи

4.2.3 Разработка теоретического подхода к аппаратному обеспечению интеграции устройств анализа состава ГМ и измерения текущей производительности питателя в АСУ секции механизированной крепи

4.2.4 Сменные модули ввода-вывода универсального сопрягающего устройства

4.2.5 Модуль совмещения логических уровней исходящего цифрового сигнала

4.2.6 Преобразователь входящего высоковольтного аналогового сигнала

4.3 Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А Протокол лабораторных испытаний №29416

ПРИЛОЖЕНИЕ Б Протокол тестирования функций программной реализации алгоритма управления питателем секции механизированной

крепи и положением шиберной заслонки

ПРИЛОЖЕНИЕ В Акт внедрения результатов диссертационного

исследования

ПРИЛОЖЕНИЕ Г Справка об апробации научныхрезультатов

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка системы управления питателем секции механизированной крепи в технологии с выпуском угля подкровельной толщи»

Актуальность темы исследования

Значительная часть мировых запасов угля залегает в пластах мощностью более 4 м. Проводимые за рубежом и в России научные исследования показывают перспективность применения для разработки таких месторождений очистных механизированных комплексов с выпуском угля подкровельной толщи. Основным конструктивным недостатком современных очистных механизированных комплексов, использующих данную технологию, является сложность ведения выпуска из нескольких, рядом расположенных секций - применение технологии площадного выпуска, что приводит к значительным потерям (до 60 %) при выпуске угля. Технология площадного выпуска позволяет равномерно опускать контактную границу угля и породы, снижая их перемешивание, тем самым уменьшая потери полезного ископаемого и повышая его качество. При этом механизированная крепь для технологии площадного выпуска должна иметь возможность управления процессом выпуска для предотвращения переполнения конвейера и своевременного отсечения пустой породы на входе в выпускное окно секции механизированной крепи.

В ИГД СО РАН и ИУ СО РАН предложена новая конструкция механизированной крепи для реализации технологии площадно-управляемого выпуска угля. Управления процессом выпуска в ней осуществляется встроенными питателем и шиберной заслонкой. Наличие питателя и шиберной заслонки позволяет регулировать производительность каждой секции механизированной крепи, а также прекращать процесс выпуска при изменении состава горной массы - превышении заданного значения процентного содержания в ней пустой породы.

Создание современных очистных механизированных комплексов с выпуском угля подкровельной толщи новой конструкции сдерживается отсутствием научно-обоснованных технических решений и алгоритмов для автоматического контроля производительности питателя и определения изменения

состава выпускаемой горной массы в реальном времени, что не позволяет сформировать систему управления процессом выпуска угля подкровельной толщи.

Таким образом, разработка системы управления процессом выпуска угля, интегрированной с пультом управления секции механизированной крепи, опирающейся на технические решения и алгоритмы автоматического контроля производительности питателя и определения изменения состава выпускаемой горной массы, обеспечивающей полноту и безопасность извлечения запасов угля, имеет существенное значение для развития угледобывающих регионов страны и горного машиностроения, являясь актуальной научной задачей.

Работа выполнена в рамках гранта РФФИ №19-35-90075 и конкурса на лучшие проекты фундаментальных научных исследований, выполняемых молодыми учёными, обучающимися в аспирантуре; проекта IX.132.2.4 «Научные основы создания новых поколений горных машин, методов технической диагностики и контроля состояния потенциально опасного оборудования и материалов» (номер проекта в ИСГС Минобрнауки России № 0352-2019-0014); проекта FWEZ-2021-0017 «Разработка научных основ создания автономных и автоматизированных горных машин, оборудования, технических и управляющих систем на базе перспективных цифровых и роботизированных технологий» (рег. №121121000036-1).

Степень разработанности

Значительный вклад в создание теоретических основ технологий разработки мощных пластов угля и конструирование механизированных крепей внесли: академик РАН М. В. Курленя, чл.-корр. РАН В. И. Клишин, В. В. Мельник, В. Н. Фрянов, Ю. В. Турук, Б. К. Мышляев, Ю. А. Семенов, В. Н. Бриллинг, Д. И. Гоц, Я. В. Куприн, Д. Л. Тьен, Д. С. Ванг, Т. Л. Жао, Ю. С. Фокин, Д. И. Кокоулин, А. Г. Саламатин, А. А. Крамаджян, С. Б. Стажевский, Г. Н. Хан, А Ю. Ермаков, С. В. Клишин, К. В. Алферов, в том числе, в вопросах автоматизации процессов и технических средств выпуска угля подкровельной толщи: М. Ройтер, M. Крах, У. Кисслинг, С. Лу, Х. С. Митри, Х. Ли, П. Ванг, Я. Зханг, В. Зенг и другие. Несмотря на наличие научных исследований, по

результатам анализа работ установлено, что в настоящее время отсутствуют эффективные средства управления процессом выпуска угля подкровельной толщи, а также способы их интеграции с пультом управления секцией механизированной крепи, недостаточно освещены вопросы бесконтактного автоматизированного контроля параметров выпускаемой горной массы, что требует проведения дополнительных исследований.

Целью работы является разработка системы управления процессом выпуска угля подкровельной толщи, обеспечивающей повышение качества добываемой горной массы и снижение потерь полезного ископаемого.

Идея работы заключается в комплексном применении технологии машинного зрения и дозиметрического оборудования для контроля параметров горной массы на питателе и автоматического управления положением шиберной заслонки и питателем, встроенных в секцию механизированной крепи.

Объектом исследования является система управления процессом выпуска секции механизированной крепи в технологии добычи угля с выпуском подкровельной толщи на забойный конвейер.

Предметом исследования являются устройства контроля текущей производительности питателя и контроля изменения состава выпускаемой горной массы, алгоритмы управления питателем и регулирования шиберной заслонкой секции механизированной крепи.

Задачи исследования:

- определить взаимосвязь между объёмом выпускаемой горной массы и параметрами образуемой ею и распознанной машинным зрением поверхности на измерительном участке питателя секции механизированной крепи для автоматического контроля его производительности;

- разработать алгоритм регулирования положения шиберной заслонки секции механизированной крепи для своевременного завершения процесса выпуска на основе автоматического контроля естественной радиоактивности горной массы;

- разработать систему и алгоритм управления питателем и положением шиберной заслонки, обеспечивающих интеграцию программно-аппаратных средств контроля параметров горной массы с пультом управления секции механизированной крепи.

Научная новизна состоит в следующем:

- определена и формализована взаимосвязь между объёмом выпускаемой горной массы на измерительном участке и высотами её поверхности на изображении для автоматического измерения производительности питателя секции механизированной крепи с управляемым выпуском угля подкровельной толщи;

- для повышения качества выпускаемой горной массы за счёт снижения процентного содержания пустой породы разработан и обоснован алгоритм регулирования положения шиберной заслонки секции механизированной крепи, использующий в режиме реального времени данные автоматического измерения естественной радиоактивности выпускаемой горной массы;

- разработана система управления питателем и положением шиберной заслонкой секции крепи в технологии с управляемым выпуском угля подкровельной толщи, включающая в себя: управляемую систему из гидроаппаратов, обеспечивающих работу питателя и перемещение шиберной заслонки, управляющую систему, состоящую из устройств измерения текущей производительности питателя, изменения естественной радиоактивности горной массы у выпускного окна, универсального сопрягающего устройства и пульта управления, связанных между собой для передачи управляющих и корректирующих сигналов.

Теоретическая значимость работы

Определённые зависимости, а также разработанные алгоритмы, схемы и методики могут быть использованы при проектировании новых программно-аппаратных средств управления, позволяющих обеспечивать необходимую производительность горных машин и их элементов при заданном качестве отделяемой горной массы.

Отличие от ранее выполненных работ заключается в обосновании алгоритмов автоматизированного контроля объёма и естественной радиоактивности горной массы, позволяющих обеспечить оперативное управление питателем и положением шиберной заслонки секции механизированной крепи для своевременной остановки выпуска.

Практическая ценность исследования заключается в разработке методики измерения текущей производительности качающегося питателя с использованием технологии машинного зрения, разработке стенда и методики для изучения влияния процентного содержания пустой породы в горной массе на её естественное гамма-излучение.

Методология и методы исследования включают: обобщение практического опыта, патентный поиск, анализ научной литературы по способам применения алгоритмов машинного зрения и определения качественного состава горной массы, моделирование, применение натурных и виртуальных экспериментов для верификации полученных данных, гамма-метод анализа горных пород, анализ изображений, статистическую обработку полученных данных.

Положения, выносимые на защиту:

1. Критерием для регулирования производительности кареточного питателя секции механизированной крепи является усреднённая сумма объёмов параллелепипедов, построенных с заданной дискретностью на основе распознанных машинным зрением значений высот на поверхности слоя горной массы.

2. Повышение качества выпускаемой горной массы, за счёт снижения содержания в ней пустой породы достигается регулированием положением заслонки секции механизированной крепи на основе алгоритма управления, учитывающего разность естественной радиоактивности горной массы и пустой породы, которая должна быть не менее 110-8 Зв/ч.

3. Управление питателем и положением шиберной заслонки секции механизированной крепи обеспечивается интеграцией программно-аппаратных средств контроля параметров горной массы в систему управления, при этом

применение аппаратных конвертеров логических уровней и программы согласования команд в составе универсального сопрягающего устройства не требует внесения изменений в конструкцию и программное обеспечение промышленных пультов управления.

Степень достоверности. Достоверность и обоснованность научных результатов подтверждается корректным использованием применяемых в работе методов: натурного и виртуального экспериментов по измерению объёма горной массы, исследования влияния процентного содержания пустой породы в горной массе на её естественное гамма-излучение, объёмного моделирования объектов измерения и построения по объёмным моделям карт высот, результатами верификации расчётной методики единичного объёма, использованием сертифицированной аппаратуры измерения (дозиметр гамма-излучения: ДБГ -С11Б, ДКГ - 02У «Арбитр») и лицензионных программных средств (Компас - 3Д v20, среда разработки приложений LabView - 2020 sp1, NI Multisim 14.3 student edition, FreeCAD, KiCAD).

Личный вклад автора заключается в:

- анализе существующих решений средств контроля и управления выпуском угля подкровельной толщи при разработке мощных пологих пластов, технологий и методов анализа объёма и качества горной массы;

- выводе и обосновании формулы расчёта производительности питателя секции механизированной крепи с управляемым выпуском по данным из карты высот слоя горной массы на измерительном участке при выпуске угля подкровельной толщи;

- разработке способа инструментальной фиксации изменения соотношения угля и пустой породы в составе горной массы, перед поступлением в выпускное окно секции механизированной крепи, за счёт измерения её естественного гамма-излучения;

- разработке алгоритмов управления питателем и положением шиберной заслонки, встроенных в секцию механизированной крепи с управляемым выпуском угля подкровельной толщи, с использованием данных о текущей

производительности питателя и естественной радиоактивности выпускаемой горной массы;

- разработке структурной схемы системы управления питателем и шиберной заслонкой секции механизированной крепи с управляемым выпуском угля подкровельной толщи;

- обобщении научных и практических результатов.

Реализация работы. Работа выполнена в рамках государственного задания ФГБНУ «Федеральный исследовательский центр угля и углехимии Сибирского отделения Российской академии наук» проект FWEZ-2021-0002 «Разработка эффективных технологий добычи угля роботизированными горнодобывающими комплексами без постоянного присутствия людей в зонах ведения горных работ, систем управления и методов оценки технического состояния и диагностики их ресурса и обоснование обеспечения воспроизводства минерально-сырьевой базы» (рег. № АААА-А21-121012290021-1). Основные положения по теме исследований получены при реализации гранта РФФИ №19-35-90075, проект «Разработка научных основ создания роботизированных комплексов по отработке пластовых и россыпных месторождений с управляемым выпуском». Дальнейшие исследования выполнены в составе комплексной научно-технической программы полного инновационного цикла «Разработка и внедрение комплекса технологий в областях разведки и добычи полезных ископаемых, обеспечения промышленной безопасности, биоремедиации, создания новых продуктов глубокой переработки из угольного сырья при последовательном снижении экологической нагрузки на окружающую среду и рисков для жизни населения», утверждённой Распоряжением Правительства Российской Федерации от 11.05.2022 г. №1144-р, проект «Разработка технологий эффективной отработки трудноизвлекаемых запасов пластовых угольных месторождений подземным способом и скоростной проходки горных выработок роботизированными модулями» (Соглашение № 075-15-20221190), в рамках которого были разработаны и изготовлены макеты прототипов системы сепарации горных пород и угля по их естественному гамма-излучению, а также системы оценки объёма горной массы.

Апробация результатов. Основное содержание работы и отдельные её положения докладывались и обсуждались на научно-практических конференциях: всероссийской научно-практической конференции (с международным участием) «Системы автоматизации (в образовании, науке и производстве)», (г. Новокузнецк,

2017-2022 гг.); международной научно-практической конференции «Наукоёмкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов» (г. Новокузнецк,

2018-2023 гг.); IV Международной научно-практической конференции «Горное дело в XXI веке: Технологии, наука, образование» (г. Санкт-Петербург, 2021 г.); XXIV Международном симпозиуме имени академика М.А. Усова (г. Томск, 2020 г.); Ежегодной конференции молодых учёных ФИЦ УУХ СО РАН «Развитие» (г. Кемерово, 2019-2022 гг.).

Публикации.

По теме работы опубликована 21 работа, включая 4 статьи в ведущих рецензируемых журналах, входящих в перечень ВАК, 5 статей в изданиях, индексируемых в международных базах Scopus/Web of Science, 8 статей в прочих изданиях, индексируемых РИНЦ, 3 объекта интеллектуальной собственности.

Структура работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка литературы из 1 40 наименований, работа содержит 1 71 страницу машинописного текста, 66 рисунков и 12 таблиц.

Автор выражает благодарность своему научному руководителю Никитенко М. С., учёным советам Института угля ФИЦ УУХ СО РАН и ИГД СО РАН, своим наставникам В. И. Клишину и С. М. Никитенко, оппонентам. Отдельная благодарность моему покойному другу Ульфу Кисслингу - главному инженеру компании Marco System Analysis and Development GmbH за помощь, которая оказала серьёзное влияние на формирование научных задач исследования.

1 ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ СРЕДСТВ УПРАВЛЕНИЯ В ТЕХНОЛОГИИ ВЫПУСКА УГЛЯ ПОДКРОВЕЛЬНОЙ ТОЛЩИ ПРИ РАЗРАБОТКЕ

МОЩНЫХ ПОЛОГИХ ПЛАСТОВ

1.1 Анализ данных о запасах угля, сосредоточенных в мощных пластах и

современных средств для их разработки

Мировые запасы угля на 2019 год составляют примерно 1054,782 миллиардов тонн [1]. На конец 2020 года этот показатель, несмотря на интенсивную разработку угольных месторождений, увеличился до 1074,108 миллиардов тонн [2]. Большая часть запасов угля распределена между несколькими странами, %: США (23), Россия (15), Австралия (14), Китай (13), Индия (9,6), Индонезия (3,5), Германия (3,4), Украина (3,3), Польша (2,5) и Казахстан (2,4). На весь остальной мир приходится 10,3 % доказанных мировых запасов угля [1, 2].

Исследования показывают, что значительная часть мировых запасов угля залегает в пластах мощностью более 4 м. В Китае на такие пласты приходится от 40 до 60 % всех запасов угля [3], в Индии более 40 % [4], в Российской Федерации только в Кузнецком угольном бассейне на мощные пласты приходится до 17 % всех запасов угля [5], при этом в них входят около 25 % запасов высококачественных марок коксующихся углей [6].

Лидером по разработке мощных пластов угля является Китай, где из них добывается до 50 % всего добытого угля [3]. В Российской Федерации, по данным на 2009 год, из пластов мощностью более 3,5 м добывали до 15 % от всей добычи угля подземным способом [7], при этом в Кузбассе к 2013 году на мощные пласты приходилось до 37,7% всей добычи угля [8], а к 2015 году по данным Пресс-центра компании «Росуголь» до 25 % шахтной добычи угля приходилось на пласты мощностью свыше 6,5 м [9].

Разработка мощных пологих пластов угля проводится следующими способами: камерно-столбовым, с послойным изъятием, отработкой пласта на всю мощность и с выпуском угля подкровельной толщи [10].

Наиболее распространенной для разработки мощных угольных пластов является технология извлечения угля очистными механизированными комплексами с выпуском подкровельной толщи [11].

1.2 Обзор технологий выпуска угля подкровельной толщи при разработке мощных пологих пластов

Согласно [12], выделяются следующие основные виды очистных механизированных комплексов с выпуском, где классификационным признаком выступает место расположения конвейера, на который производится выпуск горной массы: на дополнительный конвейер, расположенный в незакреплённом пространстве (далее по тексту завальный конвейер) КМ-81В [13] (Рисунок 1.1а), на забойный конвейер (Рисунок 1. 1 б). В 70-80-х годах 20 века британской компанией Dowty производились секции механизированной крепи DT 4/400 [14, 15] с впускным окном в средней части секции крепи и выпуском на второй - задний конвейер, который расположен между гидравлическими опорами и четырехзвенником. Основные виды секций механизированной крепи, использующихся для выпуска угля (Рисунок 1.1).

а б в

Рисунок 1.1 - Основные виды секций механизированной крепи с выпуском угля

подкровельной толщи, где: а -выпуск в незакреплённом пространстве, б -

закреплённое пространство с гравитационным выпуском, в - гравитационный

выпуск и выпускное окно в средней части секции

В настоящее время, наиболее распространенными являются механизированные крепи с выпуском на завальный конвейер. Из-за недостатков, описанных в [14], механизированные крепи с выпуском на забойный конвейер используются редко.

Достоверно известно о применении механизированных крепей с выпуском угля на территории Китая, Австралии, Турции и России.

Для извлечения угля очистными механизированными комплексами с выпуском подкровельной толщи нижняя часть угольного пласта «подрубается» на расчётную мощность очистным комбайном, а верхняя часть над механизированными секциями крепи разрушается под действием сил горного давления, полученная горная масса (далее по тексту ГМ) выпускается через специальный проём в конструкции секции механизированной крепи - выпускное окно на конвейер и транспортируется на поверхность [16, 17].

При определенных условиях толщина извлекаемого подкровельного слоя угля может быть значительно больше, чем толщина подсекаемого слоя [18]. Из [19] известно, что с помощью механизированного очистного комплекса с выпуском на завальный конвейер китайским шахтёрам удалось за один проход отработать пласт мощностью до 14 м, а теоретические расчеты показывают возможность отработки за один проход.

По данным из [12, 14, 19, 20], по расчетным данным, процент добываемого угля при использовании механизированного очистного комплекса с выпуском на завальный конвейер составляет от 65 % до 81 %. В [21] описана серия опытов, показывающая более низкую эффективность работы механизированных крепей с выпуском на завальный конвейер по сравнению с заявляемыми параметрами. Из [22] известно, что для обеспечения полноты выпуска и снижения поступления пустой породы в ГМ, необходимо обеспечить площадность выпуска угля подкровельной толщи. Соответственно, выпуск должен осуществляться по всей длине лавы, позволяя контактной границе уголь - порода опускаться одновременно [22]. Различия поведения контактной границы уголь - порода у выпускных окон

секций механизированной крепи (Рисунок 1.2), при последовательном (Рисунок 1.2 а) и площадном выпуске (Рисунок 1.2 б).

Рисунок 1.2 - Поведение контактной границы угля и породы у выпускных окон секций механизированной крепи, где: а - последовательный выпуск, б -

площадный выпуск

Из [12, 16] известно, что современные механизированные очистные комплексы с выпуском на завальный конвейер не способны производить выпуск ГМ из нескольких рядом расположенных выпускных окон. Причина отсутствия возможности производить площадный выпуск обусловлена их конструкцией [21]. Так как «эффективная площадь выпускного отверстия», через которое фактически происходит выход ГМ при открытии затвора (выпускного окна) [23, 24] в данных комплексах значительно меньше, чем реальная его площадь, при этом увеличение количества одновременно открытых выпускных окон не повышает производительность выпуска [21], что делает площадный выпуск угля сложно осуществимым для данного типа очистных комплексов [21]. Соответственно, в них изначально заложены недостатки, которые не позволяют осуществлять выпуск угля подкровельной толщи эффективно и с минимальными потерями [21-25].

При этом, несмотря на недостатки, описанные в [14] механизированные очистные комплексы с выпуском угля подкровельной толщи на забойный конвейер имеют ряд преимуществ перед комплексами с выпуском на завальный конвейер [26, 27]. Об этом говорят работы: В. И. Клишина, И. А. Шундулиди, А. Ю. Ермакова, А. С. Соловьева [21-24, 26, 27]. Одним из таких преимуществ,

является конструктивная возможность реализовать выпускное окно с достаточной «эффективной площадью выпускного отверстия» для ведения площадного выпуска [11, 22].

Моделирование процесса площадного выпуска угля подкровельной толщи на забойный конвейер, описанное в работах С. В. Клишина, В. В. Зиновьева, А. Н. Стародубова, Б. Кубанычбека, показывает, что для избежания перегрузки конвейера, необходимо регулировать количество выпускаемой ГМ из выпускного окна каждой задействованной в процессе выпуска секции механизированной крепи. Соответственно, необходимо управление выпуском угля, которое возможно только при установке в каждую секцию крепи регулируемого по производительности питателя [21].

Исходя из вышеизложенного, назрела необходимость разработки механизированных очистных комплексов, имеющих возможность управляемого выпуска угля подкровельной толщи на забойный конвейер, так как комплексы с выпуском на завальный конвейер, несмотря на свою распространённость, являются технически не совершенными [21, 22, 24, 25].

В Институте угля ФИЦ УХХ СО РАН разрабатывается новая модель оградительно-поддерживающей механизированной крепи (Рисунок 1. 2 а, б) для реализации технологии отработки мощных угольных пластов с управляемым выпуском на забойный конвейер [28].

Исходя из патентной заявки [29], разработаны механика и кинематика секции механизированной крепи, в рамках научно-исследовательской работы «Разработка технологии эффективного освоения угольных месторождений роботизированным комплексом с управляемым выпуском подкровельной толщи», выполненного в рамках ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы» (Соглашение о предоставлении субсидии от 26.09.2017 г. №14.604.21.0173.) описана технология выпуска ГМ подкровельной толщи [30-32] (Рисунок 1.3 а), сделаны прочностные расчеты, подготовлены рабочие чертежи, на основе которых

создана 3D модель секции механизированной крепи с управляемым выпуском (Рисунок 1.3 б) и кареточного питателя (далее по тексту питатель) (Рисунок 1.4).

а б

Рисунок 1.3 - Секция механизированной крепи с управляемым выпуском, где: а -механизированная крепь в процессе регулируемого управляемого выпуска; б -

конструкторская проработка секции крепи с управляемым выпуском, 1 -ограждение секции, 2 - питатель кареточного типа с приводным столом, 3 - став

забойного конвейера

Рисунок 1.4 - Конструкция кареточного питателя с наклонным столом, встроенного в секцию механизированной крепи с выпуском, где: 1 - шиберная заслонка, 2 - приводной стол, 3 - выпускной лоток

Особенность конструкции секции механизированной крепи с управляемым выпуском заключается в том, что в перекрытии дополнительно установлен питатель (Рисунок 1.4), который представляет собой устройство кареточного типа со столом, имеющим гидравлический привод, для транспортировки ГМ от выпускного окна секции, с последующей погрузкой на забойный конвейер. Регулирование потока ГМ осуществляется шиберной заслонкой с гидравлическим приводом, размещенной в выпускном окне секции механизированной крепи.

Российскими учёными проведено большое количество исследований, начиная от теоретических изысканий процесса выпуска ГМ через окно питателя секции механизированной крепи [33], заканчивая действующими масштабными, математическими и дискретно-событийной моделями. На них выполняются исследования по разработке технологии ведения площадного выпуска угля подкровельной толщи, в частности исследуются схемы управления работой питателей для оптимальной загрузки конвейера [34, 35].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Кизилов Сергей Александрович, 2024 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Group chief economist's analysis. // British Petrolium Statistical Review of World Energy. - 2019. - URL: https://www.bp.com/content/dam/bp/businesssites/en/global/corporate/pdfs/energy-economics/statistical-review/bp-stats-review-2019-full-report.pdf. (Дата обращения: 10.12.2023).

2. Chief economist's analysis // British Petrolium Statistical Review of World Energy. - 2021. - URL: https://www.bp.com/content/dam/bp/business-sites/en/global/corporate/pdfs/energy-economics/statistical-review/bp-stats-review-2021-full-report.pdf. (Дата обращения: 10.12.2023).

3. Research situation and prospect of fully mechanized mining technology in thick coal seams in China / T. Shi-hao, Y. Yong, Y. Zhen [и др.] // Elsevier logo Journals & Books Procedia Earth and Planetary Science. - 2009. - С. 35-40.

4. Kumar, S. / S. Kumar // Extraction of thick coal seam. ROURKELA: Department of Mining Engineering National Institute of Technology. - 2011. - URL: https://core.ac.uk/download/pdf/53187803.pdf. (Дата обращения: 10.12.2023).

5. Клишин, В. И. Расширение минимально-сырьевой базы кузнецкого угольного бассейна / В. И. Клишин, С. В. Шаклеин, М. В. Писаренко // Перспективы инновационного развития угольных регионов России : Сборник трудов IV Международная научно-практическая конференция, Прокопьевск, 04-05 марта 2014 года / Редакционная коллегия: Пудов Е.Ю. (отв. ред.), Клаус О.А. (отв. ред.), Бершполец С.И., Конопля А.А.. - Прокопьевск: Филиал Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Кузбасский государственный технический университет имени Т. Ф. Горбачева» в г. Прокопьевске, 2014. - С. 37-42.

6. Федорин, В. А. Геотехнологическое обоснование разработки мощного пологого угольного пласта столбами-камерами / В. А. Федорин, Е. Л. Варфоломеев // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). - 2015. - № 6. - С. 29-33.

7. Мельник, В. В. Технология отработки мощных пологих угольных пластов с выпуском подкровельной толщи / В. В. Мельник, Р. А. Сущев // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2009. - № 5. - С. 198-210.

8. Шаклеин, С. В. Обоснование необходимости перехода на интенсивный путь развития угольной базы Кузнецкого бассейна / С. В. Шаклеин, М. В. Писаренко // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). - 2013. - № S6. - С. 186-193.

9. Крупные месторождения угля // Промышленная компания «РосУголь». -2019. - URL: http://www.roscoal.ru/content/press-centr/informaciya-dlya-vas/krupnye-mestorozhdeniya-uglya/. (Дата обращения: 10.12.2023).

10. Bise, C.J., 2013. Modern american coal mining. Method and aplications. Englewood: Society for Mining, Metallurgy, and Exploration, Inc, pp: 85 - 335.

11. Klishin, V. Longwall top coal caving (LTCC) mining technologies with roof softening by hydraulic fracturing method / V. Klishin, S. Nikitenko, G. Opruk // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, Novokuznetsk, 14-16 декабря 2017 года. -Vol. 351. - Novokuznetsk: Institute of Physics Publishing, 2018. - P. 012015. - DOI 10.1088/1757-899X/354/1/012015.

12. Peng, S. S. // Longwall Mining. - 2019. - C. 562.

13. Дубровский, Е. М. Совершенствование технологий и средств комплексной механизации выемки мощных пологих пластов с выпуском угля подкровельной толщи. - М., 1977.

14. Longwall Top Coal Caving mechanism and cavability assessment / UNSW Sydney - 2018. - URL: Механизм обрушения угля с верхним забоем лавы и оценка полости; (unsw.edu.au) (Дата обращения: 10.12.2023).

15. 4/400 Tonnes Sub-Level Caving Shield Support // Dowty heritage - URL: https://www.dowtyheritage.org.uk/content/dowty-group/mining/4-400-tonnes-sub-level-caving-shield-support (Дата обращения: 10.12.2023).

16. Efficient Mining of High Seams with Automated LTCC Operations - URL: https://s7d2.scene7.com/is/content/Caterpillar/CM20180716-40601-27335 (Дата обращения: 10.12.2023).

17. Caterpillar. - URL: https://www.caterpillar.com/ (Дата обращения: 10.12.2023).

18. Wang Z. Longwall Top-Coal Caving Mechanism and Cavability Optimization with Hydraulic Fracturing in Thick Coal Seam: A Case Study / Y. Tang, H. Gong, Z. Wang // Energies. - 2021. - 14(16):4832.

19. Key technologies and equipment for a fully mechanized top-coal caving operation with a large mining height at ultra-thick coal seams / J. Wang, B. Yu, H. Kang [et al.] // International Journal of Coal Science and Technology. - 2015. - Vol. 2. - №. 2.

- P. 97-161. - DOI 10.1007/s40789-015-0071-4.

20. Medhurst, T. Development of a method for a longwall top coal caveability assessment / T. Medhurst, R. Rankine, M. Kelly // Coal operators' conference, Wollongong, 12 - 14 февраля 2014 г.

21. Особенности выпуска подкровельной (межслоевой) толщи угля механизированными крепями / В. И. Клишин, Ю. С. Фокин, Д. И. Кокоулин, Кубанычбек Уулу Бакыт // Горный информационно-аналитический бюллетень. -2005. - № 6. - С. 206-210.

22. Саламатин, А. Г. Подземная разработка мощных пологих угольных пластов. - 1997.

23. Дженике, Э. В. Складирование и выпуск сыпучих материалов. - М.: Мир, 1968.

24. Крамаджян, А. А. О взаимодействии питателей возвратно-поступательного действия с транспортируемыми материалами / А. А. Крамаджян, С. Б. Стажевский, Г. Н. Хан // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. - 1997. - №3. - C. 60-68.

25. Клишин, В. И. Обоснование технологий разработки мощных пологих и крутых угольных пластов с выпуском угля / В. И. Клишин // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). - 2013.

- № S6. - С. 36-47.

26. Технология разработки запасов мощных пологих пластов с выпуском угля / В. И. Клишин, И. А. Шундулиди, А. Ю. Ермаков, А. С. Соловьев. - Новосибирск:

ГУП Академический научно-издательский производственно-полиграфический и книгораспространительский центр РАН «Издательство «Наука» Обособленное подразделение «Сибирская издательская фирма «Наука». - 2013. -248 с.

27. Клишин, В. И. Направления совершенствования разработки мощных пластов с выпуском угля подкровельной толщи / В. И. Клишин, Б. А. Анферов, Л. В. Кузнецова // Инновации в топливно-энергетическом комплексе и машиностроении (ТЭК-2017) : сборник трудов Международной научно-практической конференции, Кемерово, 18-21 апреля 2017 года. - Кемерово: Кузбасский государственный технический университет им. Т.Ф. Горбачева, 2017. - С. 57-63.

28. Никитенко, М. С. Технико-технологические платформы для создания роботизированных комплексов по разработке мощных пластовых месторождений / М. С. Никитенко, С. А. Кизилов // Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов. - 2019. - № 5. - С. 257-263.

29. Патент № 2513952 С1 Российская Федерация, МПК Е2Ю 23/00. Секция механизированной крепи очистного забоя мощного пласта с принудительным выпуском угля: № 2012157489/03 : заявл. 26.12.2012: опубл. 20.04.2014 / В. И. Клишин, Д. И. Кокоулин, Б. А. Анферов, Л. В. Кузнецова; заявитель Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт угля Сибирского отделения Российской академии наук (ИУ СО РАН).

30. Технические средства выпуска угля подкровельной толщи как объекты автоматизации системы управления очистным комплексом / С. А. Кизилов, П. И. Николаев, М. С. Никитенко, И. С. Кузнецов // Системы автоматизации в образовании, науке и производстве : Труды XI Всероссийской научно-практической конференции, Новокузнецк, 14-16 декабря 2017 года / Сибирский государственный индустриальный университет; Под редакцией С.М. Кулакова, Л.П. Мышляева. - Новокузнецк: Сибирский государственный индустриальный университет, 2017. - С. 237-240.

31. Кизилов, С. А. Геотехнологические аспекты автоматизации процессов горного производства / С. А. Кизилов, С. М. Никитенко, М. С. Никитенко // В

сборнике: Системы автоматизации в образовании, науке и производстве. AS'2019. Труды XII Всероссийской научно-практической конференции (с международным участием). под общ. ред. С. М. Кулакова, Л. П. Мышляева. - 2019. - С. 197-201.

32. Nikitenko, M.S. Technical devices of powered roof support for the top coal caving as automation objects / M. S. Nikitenko, S. A. Kizilov, P. I. Nikolaev, I. S. Kuznetsov // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. - 2018. - С. 012014.

33. Клишин, В. И. Исследование процессов выпуска угля при отработке мощных пологих и крутых угольных пластов / В. И. Клишин, С. В. Клишин // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. - 2010. -

№ 2. - С. 69-81.

34. Применение имитационного моделирования для исследования режимов выпуска угля подкровельной толщи / А. Н. Стародубов, В. В. Зиновьев, В. И. Клишин, В. А. Крамаренко // Девятая всероссийская научно-практическая конференция по имитационному моделированию и его применению в науке и промышленности : Труды конференции, Екатеринбург, 16-18 октября 2019 года. -Екатеринбург: Издательство Уральского государственного педагогического университета, 2019. - С. 540-547.

35. Стародубов, А. Н. Исследование режимов выпуска угля подкровельной толщи на имитационной модели / А. Н. Стародубов, В. В. Зиновьев, В. И. Клишин // Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов. -2019. - № 5. - С. 253-257.

36. Nikitenko, M.S. Technical and technological platforms for creating robotized complexes for the development of thick seam deposits / M.S.Nikitenko, S.A. Kizilov // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. International Scientific and Research Conference on Knowledge-Based Technologies in Development and Utilization of Mineral Resources 2019, KTDUMR 2019. - 2019. - С. 012033.

37. He, A. Coal-gangue Acoustic Signal Recognition Based on Sparse Representation / A. He, N. Liu и G. Wei // Applied Mechanics and Materials. - 2013. -Т. 333-335. - C. 546-549.

38. Zhao, M. Spatial Effect Analysis of Coal and Gangue Recognition Detector Based on Natural Gamma Ray Method / M. Zhao, H. Lui, X. Li и F. Li // Natural Resources Research. - 2022. - T. 31. - C. 953-969.

39. Луков Д. К. Автоматизированные системы управления технологическим процессом (АСУ ТП) // European science. 2019. №2 (44). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/avtomatizirovannye-sistemy-upravleniya-tehnologicheskim-protsessom-asu-tp (дата обращения: 05.03.2024).

40. Вальков В.М., Вершинин В. Е. Автоматизированные системы управления технологическими процессами. 3-е изд. Ленинград: Политехника, 1991. 269 с.

41. Козин В. З., Тихонов О. Н. Опробование, контроль и автоматизация обогатительных процессов. М.: Недра, 1990. 343 с.

42. Тимофеев В. Н., Тихонов Н. Ф. Синтез комбинированных систем автоматического регулирования температуры двигателей внутреннего сгорания // Science Time. 2016. №1 (25). URL: https://cyberleninka.ru/article/n7sintez-kombinirovannyh-sistem-avtomaticheskogo-regulirovaniya-temperatury-dvigateley-vnutrennego-sgoraniya (дата обращения: 06.03.2024).

43. Зайцев Г. Ф. Теория автоматического управления и регулирования. 2-е изд. Киев: Выща школа, 1989. 431 с.

44. Jens, G., 2020. PID control Fundamentals. Middletown: Sinus Engeniring, pp: 11-24.

45. Doyle, J. C., B. A. Francis and A. R. Tannenbaum, 2019. Fedback control theory. New York: Dover publication inc., pp: 1-18.

46. Nise, N. S., 2015. Control systems engineering. Wiley, pp: 6-12.

47. Ройтер М., Крах М., Кислинг У., Векслер Ю. Эффективность работы механизированных очистных забоев с системой управления марко «Цифровая шахта» // Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук. 2014. №№1, Т.2. С. 176-181.

48. Electronics // EEP URL: https://eep.de/en/mining/electronics/ (дата обращения: 25.12.2023)

49. Лист технических данных pm32/sg/age Прибор управления лавой на базе Ethernet / Дохау: Marco System Analysis and Development GmbH , 2019.

50. Бородянский В. П. Использование элементарной физической модели при определении производительности оборудования, удельной работы и КПД процесса обработки // Известия вузов. Пищевая технология. 2011. №1. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/ispolzovanie-elementarnoy-fizicheskoy-modeli-pri-opredelenii-proizvoditelnosti-oborudovaniya-udelnoy-raboty-i-kpd-protsessa-obrabotki (дата обращения: 10.03.2024).

51. Lui, C. Coal and Gangue Active Identification Method Using Microwave Irradiation-Infrared Detection // C. Lui, H. S. Mitri и H. Li // Minerals. - 2022. - № 12 (951).

52. Multi-Arm Global Cooperative Coal Gangue Sorting Method Based on Improved Hungarian Algorithm / H. Ma, X. Wei, P. Wang [и др.] // Sensors 2022. -2022. - 22(20). - C. 7987.

53. Li, M. Image positioning and identification method and system for coal and gangue sorting robot / M. Li, Y. Duan, X. He [и др.] // International Journal of Coal Preparation and Utilization. - 2020. - T. 5. - C. 1759-1777.

54. Sun, Z. Coal and Gangue Separating Robot System Based on Computer Vision / Z. Sun, L. Huang и R. Jia // Sensors (Basel). - 2021. - T. 1349.

55. Tripathy, D. Novel Methods for Separation of Gangue from Limestone and Coal using Multispectral and Joint Color-Texture Features / D. Tripathy, G. Raghavendra // Journal of The Institution of Engineers (India) Series. - 2016. - T. D 98(1).

56. Hou, W. Identification of Coal and Gangue by Feed-forward Neural Network Based on Data Analysis / W. Hou // International Journal of Coal Preparation and Utilization. - 2017. - T. 39(4).

57. Zhang, Z. Ash content prediction of coarse coal by image analysis and GA-SVM / Z. Zhang, J. Yang, Y. Wang [и др.] // Powder Technology. - 2014. - T. 268. - C. 429435.

58. Coal / Gangue Recognition Using Convolutional Neural Networks and Thermal Images / M. A. Alfarzaeai, N. Qiang, J. Zhao [и др.] // IEEE Access. - 2020. - T. 9. -C. 147315-147327.

59. Zeng, W. Study on distributing coal and rock in the process of fully_mechanized coal winning sublevel caving coal technology / W. Zeng // The mining Engineer. - 2020.

- T. 8. - C. 13-14.

60. Zhang, Y. Analysis of coal and gangue acoustic signals based on Hibert-Huang transformation / Y. Zhang и S. Zhang // Journal of China Coal Society. - 2010. - T. 35(1).

- C. 165-168.

61. Wei, R. Coal and rock identification method based on hyper spectral feature absorption peak / R. Wei, L. J. Xu, X. Y. Meng [и др.] // Spectroscopy and Spectral Analysis. - 2021. - T. 41. - C. 1942-1948.

62. Yang, J. CNN coal and rock recognition method based on hyperspectral data / J. Yang, B. Chang, Y. Zhang [и др.] // International Journal of Coal Science & Technology.

- 2022. - T. 9.

63. Zhang, N. Radiation characteristics of natural gamma-ray from coal and gangue for recognition in top coal caving / Lui C // Scientific reports. - 2018. - T. 1.

64. Алферов, К. В. Бункерные установки. Проектирование, расчет и эксплуатация. - 1955. -308 с.

65. Измерение производительности питателя при выпуске угля из подкровельной толщи на основе технологии машинного зрения / М. С. Никитенко, С. А. Кизилов, Ю. Н. Захаров [и др.] // Горные науки и технологии. - 2022. - Т. 7. -№ 4. - С. 264-273.

66. Amorim, L. L. Simple and Effective Load VolumEstimation in Moving Truks Using LIDARs / L. L. Amorim, F. Mutz, A. F. De Souza // 32nd SIBGRAPI Conference on Graphics, Patterns and Images (SIBGRAPI), Rio de Janeiro, 28-31 октября 2019г.

67. Zeng, F. Measurement of bulk material flow based on laser scanning technology for the energy efficiency improvement of belt conveyors / F. Zeng, Q. Wu, X. Chu и Z. Yue // Measurement. - 2015. - T. 75. - C. 230-243.

68. Dunn, M. Development of a Protective Enclosure for Remote Sensing Applications—Case Study: Laser Scanning in Underground Coal Mines / M. Dunn, P. Reid и J. Malos // Resources. - 2020. - T. 9(5). - C. 56.

69. Основы машинного зрения в среде LabVIEW: учебный курс / Л. Г. Белиовская, Н. А. Белиовский. - 2017.

70. Heduk, A. Bulk density estimation using a 3-dimensional image acquisition and analysis system / A. Heduk // Veb-konferenciya E3S. - 2016.

71. Heduk, A. Laser triangulation in 3-dimensional granulometric analysis / A. Heduk // Archives of mining sciences. - 2016. - №1. - C. 15-27.

72. Min, F. Design and Experiment of Dynamic Measurement Method for Bulk Material of Large Volume Belt Conveyor Based on Laser Triangulation Method / F. Min, A. Lou и Q. Wei // IOP Conference Series Materials Science and Engineering. - 2020. -T. 735(1). - C. 012029.

73. Fojik, D. Measurement of the volume of material on the Conveyor Belt: Measuring of the volume of wood chips during transport on the Conveyor Belt using a laser scanning «Proceedings of the 2014 / D. Fojik // Conference: 2014 15th International Carpathian Control Conference (ICCC). 28-30 May 2014.

74. Lin, T.H. Fall Prevention Shoes Using Camera-Based Line-Laser Obstacle Detection System / T.H. Lin, C.Y. Yang, W.P. Shih // Journal of Healthcare Engineering. - 2017.

75. Альбертович, С. В. Перспективы лазерного приборостроения // Наука и инновации. - 2010. - №94. - URL: https://cyberleninka.ru/article/n7perspektivy-lazernogo-priborostroeniya (дата обращения: 11.12.2023).

76. Лист технических данных IP - взрывозащищённая камера для горного дела с разрешением HD pm32/vc/e*, marco Systemanalyse und Entwicklung GmbH. doc:P/pm32/vc/doc/019. Revision 1.29 , 2020.

77. Burns, J. Extracting Straight Lines / Hanson, A., Riseman, E. // IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence. - 1986. - T. 8. - C. 425-455.

78. Концепция применения технологий компьютерного зрения для управления автономным транспортом / М.С Никитенко, С.А. Кизилов // Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов, 2020. - 6: 235-238.

79. Ready, S. Practical Guide to Machine Vision Software. - An Introduction with LabVIEW, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA. - 2015.

80. Обработка и анализ цифровых изображений с примерами на LabVIEW IMAQ VISION / Ю. В. Визильтер, С. Ю. Желтов, В. А. Князь и [и др.]. - М.: ДМК Пресс, 2007.

81. Геофизические исследования скважин и интерпретация данных ГИС: учеб. пособие / В. Н. Косков, В. Б Косков // Пермь: Перм. гос. техн. универ-та. - 2007. -317 с.

82. Современные инструментальные методы в почвоведении. Теория и практика. Методические указания / А. И. Громовик, О. А. Йонко // Воронеж: Воронежский государственный университет. - 2010. - 60 с.

83. Геофизические методы исследования скважин // TEODATA инженерные изыскания. - URL: https://gdta.ru/uslugi/geofizicheskie-issledovaniya/geofizicheskie-metody-issledovanija/. (Дата обращения: 10.12.2023).

84. Шаймарданова, Р. Р. Электрические методы исследования скважин / Р. Р. Шаймарданова // Международный журнал гуманитарных и естественных наук. -2017. - № 12. - C. 59-60.

85. Дахнов, В. Н. Промысловая геофизика. методы промысловой геофизики, аппаратура и оборудование, электрические методы исследования скважин. - М.: Гостоптехиздат, 1959. - 697 с.

86. Гречухин, В. В. Геофизические методы исследования угольных скважин. - М.: «Недра», 1965. - С. 469.

87. Золоева, М. Г. Акустические методы исследования скважин. учебное пособие. - М.: РГУ НГ им. акад. И. М. Губкина, 2004. - С. 85.

88. Марфин, Е. А. Скважинках шумометрия и виброакустическое воздействие на флюидонасыщенные пласты: Учебно-методическое пособие. - Казань: Казанский университет, 2012. - С. 44.

89. Хакимова, А. С. Исследования скважин методом акустического каротажа / А. С. Хакимова // Инновационное развитие. - 2018. - № 1(18). - С. 38-39.

90. Махнаев,а А. О. Магнитные методы исследования скважин / А. О. Махнаева, А. К. Вдовин // Научные исследования - 2017. - Т. №2 (13).

91. Итенберг, С.С. Промысловая геофизика. - М.: Гостоптехиздат. - 1961. - C.

390.

92. Промысловая геофизика. Учебно-методическое пособие / Д. П. Плакс, М. А. Бабец // Минск, 2016. - C. 142.

93. Соболев, В. И. Рентгенофлюоресцентный анализ. - 2014. - C. 18.

94. Объёмный анализ на конвейере // dprom.online. Портал для недропользователей. - URL: https://dprom.online/unsolution/obyomnyj-analiz-na-konvejere/ (Дата обращения: 10.12.2023).

95. Сканер энергодисперсионный с лазерной триангуляцией // ООО «Радос».

- URL: http://rados.ru/ru/produktsiya-i-uslugi/oborudovanie/skaner (Дата обращения: 10.12.2023).

96. Геофизические исследования скважин / В. В. Климов, А. В. Шостак. - 2014.

- C. 220.

97. О возможности спектрометрического гамма-каротажа при решении задач нефтегазопромысловой геофизики / Д. Ю. Пак, Ю. Н. Пак, А. Н. Есендосова [и др.] // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. - 2016.

- T. №6. - C. 1069-1072.

98. An introduction to spectroradiometry // Оценка колориметрических показателей осветительного оборудования (TLCI-2012). - URL: https://tech.ebu.ch/docs/tech/tech3355s1.pdf (Дата обращения: 10 12 2023).

99. Давидов, А. В. Способ опробования горных пород и руд по гамма-излучению / Известия УГГУ. - 1993. - №2. - URL: https://cyberleninka.ru/article/n/sposob-oprobovaniya-gornyh-porod-i-rud-po-gamma-izlucheniyu (дата обращения: 11. 12.2023).

100. A guide to spectroradiometry / Gigahertz-Optik. - URL: https://wonwoosystem.co.kr/pic/catalog/UVGuide.pdf (Дата обращения: 26 02 2023).

101. Морозов, А. Н. Применение фурье-спектрорадиометров для пассивной локации химических соединений в открытой атмосфере / А. Н. Морозов, С. И. Светличный, С. Е. Табалин // Физические основы приборостроения. - 2011. - T. 11.

- C. 112-121.

102. Мингазутдинов, А. Н. Выявление зон естественной трещеноватости в низкопористых карбонатных отложениях на основе аномальной радиоактивности // А. Н. Мингазутдинов, О. В. Семёнова // Нефтяная провинция. - 2016. - №4(8). -C. 23-34.

103. Система спектрального гамма-каротажа керна SGL-300 // ООО «Неолаб». Оборудование для Вашей лаборатории. - URL: https://www.neolabllc.ru/product/sgl-300 (Дата обращения: 26.02.2023).

104. Геофизические методы исследований. Учебное пособие для геологических специальностей вузов / В. К. Хмелевский, В. К. Горбачев и А. В. Калинин // Петропавловск-Камчатский: КГПУ, 2004. - C. 232.

105. Sowerby, B. D. On-Conveyor Belt Determination of Ash in Coal / B. D. Sowerby, C. S. Lim, B. A. Abernythy // Second international conference on isotopes. Conference proceedings. - 1996.

106. Измеритель зольности радиометрический ИЗР-21. Руководство по эксплуатации // НПК Спектр. - URL: НПК Спектр | Золомер (spectrometr.com) (Дата обращения: 26.02.2023).

107. Группен, К. Детекторы элементарных частиц. - 1999.

108. Детекторы элементарных частиц / В. И. Калашникова, М. С. Козодаев. -1966.

109. Сцинтилляционный гамма-спектрометр // Учебно-методическое пособие.

- Научный парк СПбГУ - URL: https://nuclab.spbu.ru/images/books/2.pdf (Дата обращения: 10.12.2023).

110. Bessinger, S. L. Remnant roof coal thickness measurement with passive gamma ray instruments in coal mines / S. L. Bessinger. M. G. Nelson // IEEE Transactions on Industry Applications. - 1993. - T. 29. - Вып. 3. - С. 562 - 565.

111. Wang, Z. C. Research on coal seam thickness detection by natural GAMMA ray in shearer horizon control / Z. C. Wang, R. L. Wang, J. H. Xu // Journal of China Coal Society. - 2002. - T. 27(04). - C. 425-429.

112. The simulation of response function and detection efficiency for gamma-ray detector of different sizes by Monte Carlo method // Electronic Publishing House Co., Ltd. - URL: https://kns.cnki.net/KCMS/detail/detail.aspx?dbname=CMFD2010&filename=2009220 935.nh (Дата обращения: 10.12.2023).

113. Measurement analysis on the fluctuation characteristics of low-level natural radiation from gangue / N.B. Zhang, C.Y. LiuX, H. Chen // Journal of the China Coal Society. - Т. 40(5). - С. 988-993.

114. Патент W0/2012/027707 USA E21C 35 (2006.01). Mineral seam detection for surface miner: № PCT/US2011/049419: заявл. 26.08.2011 : опубл. 01.03.2012 / L. D. Frederick

115. Подходы к автоматизированной оценке объема и состава горной массы в процессе выпуска угля на забойный конвейер / С.А. Кизилов, Е.А. Баловнев, П.В. Черкасов // Всероссийская научно-практическая конференция (с международным участием): «Системы автоматизации (в образовании, науке и производстве) AS' 2022», Новокузнецк, 15-16 декабря 2022 г. / СибГИУ ; под общ. ред. В.В. Зимина. - Новокузнецк: Издательский центр СибГИУ, 2022. - С. 20-25.

116. Крамаренко, В. А. Применение цифровой модели роботизированного очистного комплекса для исследования режимов управляемого выпуска угля подкровельной толщи / В. А. Крамаренко, А. Н. Стародубов, В. В. Зиновьев // Кузбасс: образование, наука, инновации. Молодежный вклад в развитие научно-образовательного центра «Кузбасс»: Материалы X Инновационного конвента, Кемерово, 30 января 2022 года. - Кемерово: Кемеровский государственный университет, 2022. - С. 26-31.

117. Подходы к автоматизированной оценке объема и состава горной массы в процессе выпуска угля на забойный конвейер / С.А. Кизилов, Е.А. Баловнев, П.В. Черкасов // Всероссийская научно-практическая конференция (с международным

участием): «Системы автоматизации (в образовании, науке и производстве) AS' 2022», Новокузнецк, 15-16 декабря 2022 г. / СибГИУ ; под общ. ред. В.В. Зимина. - Новокузнецк: Издательский центр СибГИУ, 2022. - С. 20-25.

118. Иванова, Т. В. Численные методы в оптике. - 2017. - C. 84.

119. Введение в численные методы / Л. Л. Глазырина, М. М. Карачаевский. -2012. - C. 122.

120. Никитенко, М. С. Интеллектуальный способ оценки объема горной массы при выпуске угля из подкровельной толщи / М. С. Никитенко, С. М. Никитенко. Ю. Н. Захаров // Горное дело в XXI веке: Технологии, наука, образование IV Международная научно-практическая конференция, Санкт-Петербург 26-28 октября 2021 г. Тезисы докладов, Санкт-Петербург. - С.168/

121. Ламонина, Л.В. К вопросу о применении систем автоматизированного проектирования в профессиональной деятельности инженера // Электронный научно-методический журнал Омского ГАУ. - 2019. - №3 (18). - URL: https://cyberleninka.ru/article/n/k-voprosu-o-primenenii-sistem-avtomatizirovannogo-proektirovaniya-v-professionalnoy-deyatelnosti-inzhenera (дата обращения: 11.12.2023).

122. Özkaya, Ö. Arduino Computer Vision Programming. -Birmingham: Packt Publishing/ - 2015.- pp: 10-55.

123. Кизилов, С. А. Перспективы роботизированного управления выпуском угля подкровельной толщи / С. А. Кизилов // Развитие - 2019. Ежегодная конференция молодых ученых ФИЦ УУХ СО РАН Кемерово, 11-13 мая 2019 года. Отв. ред. А. Е. Майоров. - Кемерово: Изд-во: ФИЦ УУХ СО РАН, 2019. - С. 1019.

124. Ethernet // Cambridge Dictionary. -URL:https://dictionary.cambridge.org/dictionary/english/ethernet. (Дата обращения: 10.12.2023).

125. Компьютерное зрение. Современный подход / Д. Форсайт, Ж. Понс. -2004.

126. The Computer Vision Workshop / Asad, H., V. Shrimali and N. Singh // Birmingham: Packt Publishing. 2020. - pp: 4-50.

127. Harris, C. A. Combined Corner and Edge Detector / C. Harris, M. J. Stephens // Proceedings of the 4th Alvey Vision Conference. - Manchester, 31 августа-2 сентября 1988 г. - С. 147-151.

128. Liu, A. A. Harris corner detection algorithm for multispectral images based on the correlation / A. Liu, Y. Li, W. Shi // 6th International Conference on Wireless, Mobile and Multi-Media (ICWMMN 2015). - Beijing, 20-23.11. 2015 г.

129. Shi, J. Good features to track / J. Shi // Computer Society Conference on Computer Vision and Pattern Recognition: Proceedings. - Seattle, Washington. - 2123.06.1994 г.

130. Mu, Z. A. Novel Shi-Tomasi Corner Detection Algorithm Based on Progressive Probabilistic Hough Transform / Z. Mu, Z. Li // Conference: 2018 Chinese Automation Congress (CAC). Xi'an, 30.11.2018-12.12.2018. - DOI: 10.1109/CAC.2018.8623648.

131. Никитенко, С. М. Геотехнологические перспективы использования радиационных свойств угля и породы / С. М. Никитенко, Ю. Ф. Патраков, М. С. Никитенко, С. А. Кизилов, Ю. А. Харлампенкова // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. - 2021. - № 6. - С. 181-190.

132. Кизилов, С. А. Автоматизация управления технологическими процессами при отработке мощных пластов с выпуском угля подкровельной толщи / С. А. Кизилов, М. С. Никитенко, Б. Неоджи, П. И. Николаев, И. С. Кузнецов // Горная промышленность. - 2017. - № 6 (136). - С. 76.

133. Баловнев, Е. А. Программная реализация управления стендом для исследования радиационных свойств угля и вмещающих пород / Е. А. Баловнев, Д. Ю. Худоногов, Я. В. Попинако, С. А. Кизилов // Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов. - 2023. - № 9. - С. 228-233.

134. Устройство для регистрации естественного гамма-излучения сыпучих веществ / С.А. Кизилов, М.С. Никитенко, Д.Ю. Худоногов, П.В. Черкасов, С.М.

Никитенко, М.К. Королев // Патент на полезную модель RU 214630 U1, 08.11.2022. Заявка № 2022109522 от 11.04.2022.

135. Nikitenko, M. S. Functional schemes of automated and robotic control of equipment in longwall top coal caving / M. S. Nikitenko, S. A. Kizilov, V. K. Kuleshov // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. - 2019. - С. 012052.

136. Kizilov, S.A. Geotechnological aspects of mining processes automation / S. A. Kizilov, S. M. Nikitenko, M. S. Nikitenko // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 12, Cross-cutting Technologies. Solutions for Predictive Equipment Maintenance. Сер. «XII All-Russian Scientific and Practical Conference (with International Participation) on Automation Systems in Education, Science and Production». - 2020. - С. 012014.

137. Кизилов, С. А. Схема управления техническими средствами обеспечения регулируемого выпуска угля подкровельной толщи на забойный конвейер / С. А. Кизилов, М. С. Никитенко, Е. А. Худынцев // Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов. - 2018. - № 4. - С. 313-316.

138. Устройство для выпуска угля на конвейер / С. М. Никитенко, Е. А. Худынцев, С. А. Кизилов, В. Ю. Григоренко // Горное оборудование и электромеханика. - 2020. - № 3(149). - С. 55-61. - DOI 10.26730/1816-4528-2020-355-61.

139. Kizilov, S.A. Outlet facility to pass coal flow to armored face conveyor / S. M. Nikitenko, E. A. Khudyntsev, S. A. Kizilov, M. K. Korolev // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, Сер. «International Scientific and Research Conference on Knowledge-Based Technologies in Development and Utilization of Mineral Resources». - 2021. - С. 012013.

140. Кизилов, С. А. Роботизированное управление выпуском угля подкровельной толщи: проблемы и решения // Развитие - 2020. Ежегодная конференция молодых ученых ФИЦ УУХ СО РАН Кемерово, 18-20 мая 2020 года. Отв. ред. А. Е. Майоров. - Кемерово: Изд-во: ФИЦ УУХ СО РАН, 2020. - С. 1725.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Протокол Лабораторных испытаний №29416

Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека ФБУЗ "Центр гигиены и эпидемиологии в Кемеровской области-Кузбассе"

ИСПЫТАТЕЛЬНЫЙ ЛАБОРАТОРНЫЙ ЦЕНТР

Юридический адрес: Шахтеров пр., д. 20, г. Кемерово, 650002 Телефон: 64-30-00, факс 64-20-62

Место расположении ИЛЦ: Шестакова ул., д. 1, г. Кемерово, 650991

Кузнецкий пр., д. 56А, г. Кемерово, 650992

ФБУЗ "Центр гигиены

и эпидемиологии __ в Кемеровской области

ИСПЫТАТЕЛЬНЫЙ БОРАТОРНЫЙ

ЛА

Аттестат аккредитации ИЛЦ

№ РОСС Яи.0001.510238

Авроры ул., д. 12, г. Кемерово, 650002 Реквизиты банка: ИНН/КПП 4205081103/420501001

УФК по Кемеровской области-Кузбассу (ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Кемеровской области-Кузбассе» л/с 20396X66810) р/с 03214643000000013900 к/с 40102810745370000032 БИК 013207212

Банк: ОТДЕЛЕНИЕ КЕМЕРОВО БАНКА РОССИИ//УФК по Кемеровской области-Кузбассу г. Кемерово

ПРОТОКОЛ ЛАБОРАТОРНЫХ ИСПЫТАНИЙ

№ 29416 от 31 мая 2021 г.

1. Наименование предприятия, организации (заявитель): научное учреждение «ФИЦ угля и углехимии СО РАН»

Юридический адрес заявителя: 650000, г. Кемерово, пр. Советский, 18

2. Объект, где производился отбор пробы (образца), адрес: АО «Черниговец». Фактический адрес: Кемеровская область, г. Березовский

3. Цель отбора: производственный контроль (Договор №700-ЛРК от 31.03.2021 г.)

4. Дата проведения измерений: 18.05.2021 г.

5. Измерения проводил (Ф.И.О., должность): Лысанов С.Н. - врач по СГЛИ ЛРК ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Кемеровской области».

6. Измерения проводились в присутствии (Ф.И.О., должность): ведущего научного сотрудника «ФИЦ УУХ СО РАН» Никитенко С.М.

7. Дополнительные сведения: Средства измерений: дозиметр-радиометр поисковый МКС/СРП-08А № 1192, свидетельство о поверке № С-1)4/27-04-2021 /60019524 сроком до 26.04.2022 г., выдано ФБУ «Кемеровский ЦСМ»; дозиметр гамма-излучения ДКГ-02У «Арбитр» № 5892, свидетельство о поверке № 77545-2020 сроком до 25.10.2021 г., выдано ФБУ «Кемеровский ЦСМ» Условия проведения измерений: - пасмурно, незначительные осадки, ветер слабый, температура воздуха (+13+14)°С, атмосферное давление 733 мм. рт. ст.

8. НД, регламентирующие объём лабораторных исследований: СанПиН 2.6.1.2523-09 «Нормы радиационной безопасности (НРБ-99/2009)», ГОСТ 30108-94 «Материалы и изделия строительные, определение удельной эффективной активности естественных радионуклидов»

9. Код пробы (образца): 29416-5-21-05

Протокол на 2 страницах, страница 1

Настоящий протокол характеризует исключительно испытанный образец и может быть воспроизведен частично

только с согласия ИЛЦ

Протокол на 2 страницах, страница 2

Настоящий протокол характеризует исключительно испытанный образец и может быть воспроизведен частично

только с согласия ИЛЦ

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ НАУЧНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ «ФЕДЕРАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ЦЕНТР УГЛЯ И УГЛЕХИМИИ СИБИРСКОГО ОТДЕЛЕНИЯ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК»

(ФИЦУУХ СО РАН)

ХСО РАН Кочетков 20£3г.

ПРОТОКОЛ

тестирования функций программной реализации алгоритма управления питателем секции механизированной крепи и положением шиберной заслонки

г. Кемерово

Очной комиссией в составе:

Председатель: заместитель директора по научной работе ИУ, к.т.н. Стародубов А.Н.

Члены: заведующий лабораторией, к.т.н. Никитенко М. С.

научный сотрудник Худоногов Д.Ю.

научный сотрудник Кизилов С.А.

младший научный сотрудник Верховцев Д.О. проведено тестирование функций программной реализации алгоритма управления

питателем секции механизированной крепи и положением заслонки на предмет работоспособности.

1. Объект тестирования

Объектом тестирования являлась программная реализация управления положением шиберной заслонки на основе данных оценки единичного объема функциями машинного зрения, данных измерений гамма-излучений горной массы, определение содержания пустой породы и объема выпуска.

2. Место проведения, сроки тестирования

Испытания проведены 25.12.2023 года на базе Института угля ФИЦ УУХ СО РАН. г. Кемерово, пр-т Ленинградский, д. 10.

3. Краткое описание назначения

Алгоритм управления питателем секции механизированной крепи и положением шиберной заслонки предназначен для своевременного завершения процесса выпуска на основе автоматического контроля объема и доли пустой породы в горной массе на питателе секции механизированной крепи.

4. Краткое описание процесса тестирования

Тестирование проведено с целью проверки работоспособности алгоритмов оценки объема горной массы методами машинного зрения на основе случайного выбора изображений горной массы и данных измерений дозиметром.

Тестирование работоспособности проводилось по следующим функциям:

- измерение единичного объема горной массы машинным зрением;

- определение содержания пустой породы;

- определение объема выпуска;

- управление положением заслонки на основе данных объема выпуска и содержания пустой породы.

5. Результаты тестирования

Результаты функционального тестирования представлены в таблице 1 и на снимках экрана в приложении к настоящему протоколу.

Таблица 1 - Результаты функционального тестирования

№ Тестируемый функционал Ожидаемый результат Статус

1 Отображение изображений горной массы из массива данных лабораторных испытаний в интерфейсе программы Вывод изображений в случайном порядке из массива данных Тест пройден

2 Измерение объема горной массы машинным зрением на изображении, выведенном в интерфейсе программы Измерение машинным зрением объема горной массы, вывод полученных показателей минимального и максимального объема Тест пройден

3 Выбор данных измерений эквивалентной дозы естественного гамма-излучения из массива данных результатов лабораторных испытаний Вывод случайных значений эквивалентной дозы естественного гамма-излучения Тест пройден

4 Определение соответствия выбранной эквивалентной дозы естественного гамма-излучения заданным значениям качества, выпускаемой горной массы Вывод данных о содержании пустой породы Тест пройден

5 Определение объема выпуска Вывод данных объема выпуска: норма, превышение объема выпуска; недостаточный объем выпуска Тест пройден

6 Управление положением шиберной заслонки Определение положения шиберной заслонки на основе данных единичного объема и содержания пустой породы Тест пройден

6. Выводы.

6.1. Программная реализация алгоритма управления питателем секции механизированной крепи и положением шиберной заслонки показала работоспособность с использованием способов измерения производительности питателя и анализа изменения состава горной массы, которая моделирует управление процессом выпуска с использованием полученных в ходе лабораторных опытов данных о составе и объёме горной массы.

6.2. Корректная работа программного обеспечения подтверждает работоспособность представленных алгоритмов

6.3. Комиссия считает возможным применение программной реализации алгоритмов в целях отладки системы управления процессом выпуска.

С гародубов А. Н. Никитенко М. С.

Худоногов Д. Ю.

Кизилов С. А.

Приложение

к Протоколу тестирования функций программной реализации алгоритма управления питателем

секции мехабнизированной крепи и положением шиберной заслонки

от «25» декабря 2023 г.

Снимок экрана 1

Снимок экрана 2

Снимок экрана 3

Снимок экрана 4

ИнТежПром

ИНЖИНИРИНГ

650065, г. Кемерово, пр. Ленинградский, 10, тел.: [phone]

В Диссертационный совет ИГД СО РАН Акт

внедрения результатов диссертационного исследования

Настоящим подтверждаем, что результаты диссертационного исследования Кизилова С.А. на тему «Разработка системы управления питателем секции механизированной крепи в технологии с выпуском угля подкровельной толщи» представляют практический интерес и были использованы в ООО «Инновационные технологии и промышленный инжиниринг» (резидент фонда «Сколково», ОРН 1121234) при реализации проекта «Создание роботизированных комплексов для разработки трудноизвлекаемых пластовых месторождений угля и алмазосодержащих россыпей подземным способом».

На основе результатов диссертационного исследования, полученных С.А. Кизиловым, в рамках Соглашения №40113/0220-2023 от 03.04.2023 года с НО «Фонд развития Центра разработки и коммерциализации новых технологий» совместно с соисполнителем ООО «Файнмеханик-ДЕ» (Договор № ФМ 07-1122 от 18.11.2022 г.) в 2023 году был изготовлен действующий экспериментальный образец универсального пульта дистанционного управления (УПДУ) технологическим оборудованием на базе универсального сопрягающего устройства (УСУ), обеспечивающий совместимость с различными типами управляемых устройств. УПДУ предназначен для моделирования технологий эффективной отработки трудноизвлекаемых запасов пластовых угольных месторождений подземным способом.

В соответствие с разработанной С.А. Кизиловым методикой были проведены практические испытания действующего прототипа УПДУ на действующей демонстрационной модели роботизированного модуля.

В итоге экспериментальный образец универсального пульта дистанционного управления успешно прошёл контроль качества изготовления, все характеристики и свойства, все режимы функционирования пульта были отработаны. Была также подтверждена универсальность пульта, благодаря оснащенному программируемому аппаратному модулю, что позволяет управлять экспериментальными образцами горношахтного оборудования для различных геотехнологических решений.

ООО "ИнТехПромИнжиниринг" является Индустриальным партнёром проекта «Разработка технологии эффективного освоения угольных месторождений роботизированным комплексом с управляемым выпуском подкровельной толщи», реализованного в рамках ФЦП в Институте угля ФИЦ УУХ СО РАН (Соглашение №14.604.21.0173). Технология вошла в перечень видов технологий (№ 622), признаваемых современными технологиями в целях заключения специальных инвестиционных контрактов (Распоряжение Правительства Российской Федерации №3143-р).

Данный факт подтверждает, что результаты диссертационного исследования С.А. Кизилова потенциально востребованы на российском рынке при освоении новых видов горношахтного оборудования (угольные компании СДС-Уголь, СУЭК, ЕВРАЗ, МЕЧЕЛ).

СПРАВКА

об апробации научных результатов по диссертации Кизилова Сергея Александровича на соискание ученой степени кандидата технических наук на тему «Разработка системы управления питателем секции механизированной крепи в технологии с выпуском угля

подкровельной толщи»

№ Наименование работ Выходные данные

1. Разработан стендовый комплекс для моделирования управляемого выпуска угля из подкровельной толщи на забойный конвейер с устройствами оперативной оценки объёма угля и границы «уголь-порода». Проект КНТП в составе НОЦ «Кузбасс - Донбасс» (Соглашение ФИЦ УУХ СО РАН с Минобрнауки России № 075-15-2022-1190 от 27.09.2022г.) по теме «Разработка технологий эффективной отработки трудноизвлекасмых запасов пластовых угольных месторождений подземным способом и скоростной проходки горных выработок роботизированными модулями».

2. Разработана структурная схема управления работой экспериментального полнофункционалыюго образца роботизированного модуля в составе комплекса. Проект КПТП в составе НОН «Кузбасс - Донбасс» (Соглашение ФИЦ УУХ СО РАН с Минобрнауки России № 075-15-2022-1190 от 27.09.2022г.) по теме «Разработка технологий эффективной отработки трудноизвлекаемых запасов пластовых угольных месторождений подземным способом и скоростной проходки горных выработок роботизированными модулями»

3. Определена и формализована взаимосвязь между объёмом выпускаемой горной массы на измерительном участке и высотами её поверхности на изображении для автоматического измерения производительности питателя секции механизированной крепи с управляемым выпуском угля подкровельной толщи. Пикитенко М. С. Измерение производительности питателя при выпуске угля из подкровельной толщи на основе технологии машинного зрения / М. С. Никитенко, С. А. Кизилов, Ю. H. Захаров, Д. Ю. Худоногов, А. Ю. Игнатова // Горные науки и технологии. - 2022. - Т. 7, № 4. - С. 264-273.

4. Разработан и обоснован алгоритм регулирования положения шиберной заслонки секции механизированной крепи, использующий в режиме реального времени данные автоматического измерения естественной радиоактивности выпускаемой горной массы. 1. Никитенко С. М. Геотехнологические перспективы использования радиационных свойств угля и породы / С. М. Никитенко, Ю. Ф. Патраков, М. С. Никитенко, С. А. Кизилов, Ю. А. Харлампенкова // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. -2021.-№ 6.-С. 181-190. 2. М. С. Никитенко, С. А. Кизилов, С. М. Никитенко. Новые возможности радиационных свойств угля. Горное дело в XXI веке: Технологии, наука, образование IV Международная научно-практическая конференция, 26-28 октября 2021 г. Тезисы докладов, Санкт-Петербург стр. 19. ISBN 978-5-94211-949-2

Разработана система управления питателем и положением шиберной заслонкой секции крепи в технологии с управляемым выпуском угля подкровельной толщи.

XIII Всероссийская научно-практическая конференция (с международным участием) «Системы автоматизации (в образовании, науке и производстве)», Сибирский государственный индустриальный университет, г. Новокузнецк, 2-3 декабря 2021 года. Доклад «Интеллектуальный способ оценки горной массы при выпуске угля подкровельной толщи»._

Использование результатов диссертационной работы Кизилова С. А. позволило обновить материально-техническую базу Института угля благодаря разработке и изготовлению исследовательских стендов, что позволит более успешно решать научные задачи, ориентированные на технологические проблемы угольной отрасли, а также даст возможность активизировать не менее двух тем диссертационных исследований для аспирантов и молодых инженеров Института угля.

Соискатель

С. А. Кизилов

Научный руководитель

Зав. лаборатоией ПМУ ГС

Институт угля ФИЦ УУХ СО РАН, к.т.н.

М. С. Никитенко

Директор Института угля ФИЦ УУХ СО РАН, д.т.н., проф., чл.-корр. РАН

В. И. Клишин