WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 |

На правах рукописи

ЕЗЕРСКИЙ Михаил Юрьевич СИНТЕЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ УГОЛЬНЫХ ШАХТ ПРИ ОБОСНОВАНИИ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ Специальность 25.00.21 «Теоретические основы проектирования горнотехнических систем»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2008

Работа выполнена в Московском государственном горном университете.

Научный руководитель доктор технических наук, профессор КУЗНЕЦОВ Юрий Николаевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор ЛОМОНОСОВ Геральд Георгиевич кандидат технических наук КИЛИМНИК Владимир Григорьевич Ведущая организация ФГОУ ВПО «Тульский государственный университет» (г. Тула)

Защита диссертации состоится «22» декабря 2008 г.

в 11 час. на заседании диссертационного совета Д 212.128.03 при Московском государственном горном университете по адресу:

119991, Москва, Ленинский проспект, 6.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного горного университета Автореферат разослан «»ноября 2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук САВИЧ Игорь Николаевич

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Высокая степень неопределенности ситуаций на рынке угольной продукции в настоящее время существенно усложняет процесс объективизации объемов ее производства. При наличии противоречивости диагностической информации, при отсутствии работоспособных методов маркетинговых исследований осуществление корректной оптимизации характерис тик функционирования коммерческопроизводственной системы «спрос – предложение» весьма затруднительно. В контексте с этим следует рассматривать и неопределенность ценовой политики в сфере сбыта готовой продукции угледобывающих предприятий, а также существенную вольность пользования стандартами в сфере ее потребления.

Традиционные технологические системы угольных шахт, сформированные в условиях директивной модели экономики, на данный момент времени не соответствуют постоянно изменяющимся требованиям рынка. В современных экономических условиях технический, и особенно технологический уровень, большинства предприятий не позволяет отрасли без реализации масштабных изменений сохранить свои рыночные позиции.

Результатом этих изменений должно быть существенное улучшение показателей функционирования технологических систем угледобывающих предприятий, что, в свою очередь, будет являться импульсом для выхода отрасли на уровень ведущих зарубежных стран.

Вопросу обоснования рациональных вариантов технологических систем шахт посвящены многочисленные работы ведущих ученых и специалистов горного профиля. Однако большинство из них направлено на решение одной и той же задачи – непременнос ти вывода проектных решений на их заранее определенный оценочный уровень.

Одним из возможных путей объективизации базовых проектных решений, определяющих “технологический образ” шахты, следует считать переход на использование принципиально нового научно-методического подхода к формированию технологических систем угольных шахт с объектно-прогнос тическим выходом на конечные результаты их функционирования.

При решении задач синтеза технологических систем угольных шах т важное место отводится технологиям нечеткого вывода и построения экспертных систем, минимизирующих неопределенность исходной информации.

В связи с изложенным задача синтеза технологических систем угольных шахт при обосновании проектных решений может квалифицироваться как достаточно актуальная.

Целью диссертации является установление функциональных связей элементов технологических систем угольных шахт для разработки методических принципов синтеза их рациональных вариантов при обосновании проектных решений с учетом неопределеннос ти исходной информации.

Основная идея работы состоит в использовании теории нечетких множеств при синтезе технологических систем угольных шахт, позволяющей работать в условиях неопределенности горно-геологической и горнотехнической информации.

Основные научные положения, разработанные лично соискателем:

определение рациональных вариантов, в отличие от традиционной повариантной оценки назначенных альтернатив проектных решений, следует осуществлять на заключительной стадии синтеза технологических систем угольных шахт по разработанному алгоритму;

минимизация роли фактора неопределенности исходной информации при синтезе технологических систем угольных шахт с учетом сложности взаимодействия их элементов является базовым условием объективизации проектных решений;

методическую основу формирования алгоритма декомпозиции и последующего синтеза технологической системы шахты составляет учет совместимости и адаптивнос ти с труктурных элементов системы условиям ее функционирования;

использование теории нечетких множеств при синтезе технологических систем угольных шахт позволяет объективно оценить уровень значимости “вклада” каждого из их структурных элементов для результативной выработки проектных решений.

Научная новизна работы состоит в следующем:

разработана иерархическая структура технологической системы угольной шахты на базе учета стадийности освоения месторождения;

разработаны методические принципы декомпозиции технологических систем угледобывающего предприятия и последующего синтеза их структурных элементов;

разработан алгоритм синтеза технологических систем угольных шахт с использованием теории нечетких множеств;

предложена критериальная база и методика оценки результатов синтеза рациональных вариантов технологической системы шахты.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается:

представительностью объектов исследований (четыре высокопроизводительные угольные шахты с технологическими системами “шахта – лава”);

корректным использованием современных методов исследований (теории нечетких множеств и нечеткой логики, метода анализа иерархии, технологического и компьютерного моделирования);

адекватностью результатов исследований технологической системы угольной шахты реальным проектным решениям.

Научное значение диссертации заключается в разработке методических принципов синтеза технологических систем угольных шахт с учетом влияния фактора неопределенности исходной информации для целей обоснования проектных решений.

Практическое значение диссертации состоит в разработке рекомендаций по повышению уровня обоснованности проектных решений с учетом специфики рыночных условий функционирования современных угольных шахт.

Реализация выводов и рекомендаций. Разработанная методика синтеза технологических систем угольных шахт рекомендована к использованию при формировании программ развития горного производства на шахте “Котинская” ОАО “СУЭК-Кузбасс”.

Апробация работы. Основное содержание диссертации и ее отдельные положения докладывались и получили одобрение на научных симпозиумах в рамках «Недели горняка», проводимых в Московском государственном горном университете (Москва, 2007-2008 гг.), на шахтах “Котинская”, ”№7”, “Талдинская-Западная №1” ОАО “СУЭК-Кузбасс” и научных семинарах кафедры подземной разработки пластовых месторождений МГГУ (Москва 2005-2008 гг.).

Публикации. По теме диссертации опубликованы 6 научных с татей (в том числе две статьи в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ).

Структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, заключения и списка использованной литературы из наименований, включает 6 таблиц и 17 рисунков.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В научных работах и многочисленных публикациях за последние лет уделяется большое внимание вопросам синтеза (конструирования) технологической схемы (системы) угольной шахты.

Подобного рода задачи неоднократно решались учеными и специалистами различных научных и проектных организаций, а также вузов, таких как ИГД им. А.А. Скочинского, ИПКОН РАН, Гипрошахт, ДонУГИ, МГГУ, ЦНИЭуголь, С-ПбГИ, КузГТУ, ДонГТУ. Значительное число результатов исследований было реализовано на практике. В контексте решения задач формирования стратегий развития горного производства следует упомянуть работы Вылегжанина В.М., Домрачева В.Н., Ильюшенко В.Г., Красюка Н.Н., Кузьмича А.С., Лаврика В.Г., Михеева О.В., Рогова Е. И., Салли В.И. и др.

Существующие методы проектирования и конс труирования технологических схем (систем) угольных шахт достаточно широко представлены в работах Бурчакова А.С., Воробьева Б.М., Еремеева В.М., Жежелевского Ю.А., Кафорина Л.А., Малкина А.С., Кузнецова К.К., Кузнецова Ю.Н., Плакиткина Ю.А., Рыжова А.М., Сребного М.А., Харченко В.А. и др.

Накопленный научный потенциал в области проектирования угольных шахт и обоснования перспектив их позитивного развития во многом пополняет теоретическую базу для разработки методологии синтеза технологических систем угольных шахт.

Как следует из анализируемых публикаций, современная шахта представляет собой сложную динамическую систему. При заданных горногеологических и горнотехнических условиях поведение такой сис темы во времени и пространстве характеризуется протеканием общих производственно-технологических процессов, направленных на добычу угля, локальных процессов и подпроцессов в технологических звеньях, обеспечивающих добычу угля под влиянием возмущающих факторов, например природных условий.

Синтез технологических систем угольных шахт объективно рассматривается как многокритериальная задача выбора рациональной технологической системы из исходного их множества. Общую с труктуру алгоритма решения задачи выбора рациональной технологической системы угольной шахты можно представить следующим образом:

• формирование набора возможных вариантов технологических систем;

• обоснование структуры критериальной базы оценки вариантов технологической системы шахты;

• разработка формальной процедуры выделения подмножеств предпочтительных вариантов;

• определение рационального варианта.

При анализе опыта проектирования технологических систем в рамках настоящей работы определены концептуальные понятия и методические положения технологического моделирования, изложены основы топологического представления технологической системы угольной шахты как объекта моделирования.

Для достижения поставленной цели в работе определен следующий круг задач исследований:

• анализ опыта проектирования технологических систем угольных шахт и реализации методической базы формирования программ развития горного производства;

• моделирование иерархической структуры технологической системы угольной шахты и осуществление корректной ее декомпозиции;

• разработка методических принципов использования прогностических возможностей при синтезе технологической системы шахты и формирование критериальной базы оценки результатов синтеза;

• разработка нечеткой модели технологической системы угольной шахты и ее реализация применительно к производственному объекту исследований;

• разработка рекомендаций по практическому использованию результатов исследований при обосновании проектных решений с учетом рыночной специфики функционирования угольных шахт.

Как было указано выше, угольная шахта является большой динамической системой и содержит значительное число элементов, которые объединены между собой в иерархически упорядоченную структуру.

Предлагаемая иерархическая структура основана на принципе ее развития сообразно стадиям освоения угольного месторождения (рис.1).

На верхнем уровне структуры технологическую систему предс тавляе т первая стадия освоения месторождения - вскрытие, которая характеризуется такими основными признаками, как схема и способ вскрытия.

Средний уровень структуры предс тавляется второй стадией освоения месторождения, характеризующейся схемой и способом подготовки запасов угольных плас тов.

Третий уровень структуры реализует основную стадию освоения месторождения – отработку запасов. Данный уровень характеризуется системой разработки пластов, а также схемами проветривания и дегазации углепородного массива.

Первый дополнительный уровень структуры учитывает подразделение возможных вариантов по виду основного горношахтного оборудования.

Данный уровень, в свою очередь, подразделяется на подуровни:

оборудование для ведения очистных работ; оборудование для ведения подготовительных работ; оборудование внутришахтного транспорта;

оборудование подъема; оборудование системы шахтного водоотлива;

оборудование системы вентиляции; оборудование системы энергоснабжения.

Второй дополнительный подуровень структуры учитывае т подразделение основных вариантов технологической системы по наличию производственных зданий и сооружений комплекса поверхности угледобывающего предприятия.

Предлагаемое иерархическое представление технологической системы шахты позволяет осуществить качественный анализ совместимости ее элементов друг с другом. Анализ на совместимость можно проводить путем отбора тех вариантов связей, которые при последующих расчетах будут Рис. 1 Иерархическая структура технологической системы угольной шахты давать новые данные для принятия решений. Те же варианты, которые не обладают новой информацией, будут просто отбрасываться.

Основными факторами, влияющими на совместимость функциональных элементов, являются: соответствие нормативнометодическим документам, технологическая осуществимость, опыт проектирования и эксплуатационные издержки в начальный период работы шахты.

После определения принципов совместимости в работе излагаются условия и диапазоны вариабельнос ти элементов.

Технологическая система угледобывающего предприятия предс тавляе т собой взаимосвязанное множество процессов, находящихся в общем постоянном взаимодейс твии посредством сети горных выработок, машин и механизмов и обеспечивающих эффективное освоение месторождения.

Выбор рационального варианта технологической системы угольной шахты во многом будет способствовать росту эффективности функционирования предприятия. Как правило, множество возможных вариантов синтезированных технологических систем формируется путем изменения отдельных их составляющих: схем вскрытия и подготовки запасов шахтных полей, способов подготовки пластов, систем разработки, схем транспорта и вентиляции, порядка отработки запасов шахтного поля и т. д.

Pages:     || 2 | 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»