УДК 622 Д.Д.Выговская Исследование зависимостей параметров секционной панели Источник http://fgtu.donntu.ru/fm/1998-2/22.html

УДК 622.224.863

Исследование зависимостей параметров секционной панели от основных влияющих факторов

Инж. Д.Д.Выговская (ДонГТУ)

При разработке угольных пластов на глубоких горизонтах технологические решения по подготовке шахтных полей и выбору систем разработки можно принимать на основе оптимизации параметров секционной панели с применением экономико-математического моделирования. При рассмотрении этих вариантов необходимо учитывать их разновидности и особенности, подготовку и ведение отработки пластов в секциях с многозабойными системами разработки.

Главными параметрами секционной панели являются: - нагрузка на секцию панели, тыс.т/год; Sc – размер секции панели по простиранию, м; – размер секции по падению. Основными факторами, влияющими на эти параметры, являются: мощность пласта, угол падения пласта, глубина ведения работ, газоносность пласта, водообильность пласта, прочность и состав пород.

Принятые количественные и качественные факторы были разделены на две группы:

детерминированные, дающие сведения о качественных параметрах рассматриваемых вариантов секционной панели (способ разработки, принятые системы разработки, способ проведения выработок и место их расположения относительно очистного забоя и т.д.). Они изменяются от варианта к варианту, но для одного из них будут постоянные;
вероятностно-детерминированные факторы представляют геологическую характеристику месторождения (мощность пласта, угол падения пласта, газоносность и водообильность, состав и свойства пород и др.). При изменении этих факторов неизбежно изменяется стоимость показателей отдельных видов работ: нагрузки на лаву, величины грузопотоков и др.

Влияние основных факторов на параметры секционной панели исследовалось с применением экономико-математического моделирования [1]. Экономико-математическая модель учитывает следующие виды затрат:

затраты на проведение выработок, водоотлив и транспорт, определяемые по методике [2];
затраты на поддержание и ремонт горных выработок определены по рекомендациям [3, 4];
затраты на ведение очистных работ и проветривание выработок [5].

Расчеты затрат с использованием модели были выполнены для условий шахты им.Абакумова ГХК “Донуголь” по средневзвешенным значениям входящих параметров.

Общий вид экономико-математической модели имеет следующий вид:

,

где - суммарные затраты на проведение и сооружение выработок, грн.; - суммарные затраты на поддержание и ремонт горных выработок, грн.; - суммарные затраты на транспорт груза, грн.; - суммарные затраты на водоотлив, грн.; - суммарные затраты на проветривание выработок, грн.; - запасы угля в секционной панели, т.

Затраты определялись не для отдельно взятой секционной панели, а для всей технологической цепочки от очистного забоя до поверхности с учетом использования старых горных выработок шахты, связанных с разрабатываемой панелью по их остаточной стоимости.

После определения стоимостных параметров, на базе основных влияющих факторов и видов перечисленных затрат экономико-математическая модель имеет вид:

Для исследования были приняты следующие диапазоны параметров:

– от 360 до 660 тыс.т/год с шагом – 30 тыс.т/год (при работе двух лав в секции панели);
Sc – от 600 до 1600 м с шагом – 100м;

– от 4 до 12 с шагом изменения равным 2.

Предложенный метод оптимизации трех параметров позволяет фиксировать любой из параметров по принятому шагу изменения и определить производственные издержки для оптимизируемого параметра в различных диапазонах второго параметра.

Таких ситуационных вариантов было рассмотрено шесть, с определением 362 зависимостей. Как пример приводится два варианта:

первый вариант –определены производственные издержки, зависимые от Sc и при зафиксированных пяти значениях шага параметра . Наиболее технологически реальна ситуация при =8, что позволяет определить оптимальную область Sc (с учетом технологических ограничений параметра), которая изменяется в диапазоне 1200-1400м.
второй вариант – определены производственные издержки зависящие от при различных значениях Sc с зафиксированными одиннадцатью шагами диапазона . Этот вариант дает точечный оптимум исследуемого параметра . Наиболее эффективным является ситуация при зафиксированном значении

=600-660 тыс.т (или 1000-1100 т/сутки из одного очистного забоя).

Таблица 1. Матрица зависимости производственных издержек от параметров секционной панели

Добыча (), тыс.т/г

Оптимальное значение nя и удельные затраты (Суд, грн./т) при фиксированном Sс, м

1000

1100

1200

1300

1400

1500

1600

nя

Суд

nя

Суд

nя

Суд

nя

Суд

nя

Суд

nя

Суд

nя

Суд

480

8,2

4,88

8,0

4,80

7,8

4,76

7,2

4,40

7,2

4,55

7,6

4,50

7,0

4,45

510

8,2

4,68

7,6

4,60

7,0

4,50

6,8

4,25

7,0

4,35

6,8

4,30

6,6

4,28

540

8,0

4,48

7,2

4,35

6,8

4,25

6,6

4,05

6,8

4,18

6,4

4,10

6,5

4,05

570

7,6

4,25

6,9

4,20

6,6

4,14

6,2

3,72

6,8

3,96

6,4

3,92

6,2

3,90

600

7,6

4,10

6,8

4,10

6,2

3,95

6,2

3,68

6,8

3,83

6,2

3,80

6,0

3,75

630

7,2

3,98

6,8

4,36

6,2

3,80

6,1

3,65

6,2

3,70

6,1

3,65

6,0

3,60

660

7,0

3,80

6,2

4,25

6,0

3,65

6,0

3,52

6,2

3,04

6,1

3,50

5,9

3,47

На базе построенных графических кривых зависимостей рассчитаны две матрицы определения удельных затрат и основных параметров. Так, первая матрица (табл.1) при определенном оптимальном параметре позволяет определить удельные затраты и размер секции панели по простиранию при заданных уровнях добычи из секции.

Таблица 2. Матрица зависимости производственных издержек от параметров секционной панели

Длина секции

(Sc), м

Оптимальные значения nя и Суд при фиксированной

450

480

510

540

570

600

630

660

nя

Суд

nя

Суд

nя

Суд

Nя

Суд

nя

Суд

nя

Суд

nя

Суд

nя

Суд

1000

9,0

5,20

8,8

4,92

8,2

4,73

8,0

4,48

8,0

4,30

7,8

4,14

7,6

3,98

7,2

3,83

1100

8,8

5,10

8,2

4,80

8,2

4,60

8,0

4,36

7,8

4,18

7,6

4,04

7,0

3,82

7,0

3,75

1200

8,4

4,98

8,0

4,70

8,0

4,50

7,8

4,26

7,8

4,12

7,2

3,96

6,8

3,74

7,0

3,66

1300

8,2

4,86

8,0

4,60

7,8

4,38

7,2

4,20

7,2

4,08

7,0

3,88

6,8

3,65

7,0

3,60

1400

8,0

4,80

8,0

4,56

7,6

4,36

7,2

4,16

7,0

3,98

7,0

3,82

6,8

3,64

6,8

3,56

1500

8,0

4,75

7,8

4,48

7,2

4,28

7,0

4,12

7,0

3,92

6,6

3,76

6,4

3,62

6,6

3,52

1600

8,0

4,65

7,4

4,45

7,2

4,24

7,0

4,04

7,0

3,88

6,4

3,72

6,4

3,60

6,6

3,46

По второй матрице (табл.2) при оптимальном значении можно определить удельные затраты и уровень добычи при заданном шаге параметра Sc.

Проведенный анализ сравнения матриц показывает, что расхождение определенных значений параметров составляет 2-8%, что меньше принятой расчетной ошибки. Это означает, что рассчитанные параметры позволяют конструировать различные варианты экономически эффективных секционных панелей.

Полученные результаты позволяют выбирать рациональные варианты секционных панелей с экономически эффективными параметрами при заданных уровнях добычи на действующих шахтах.

Библиографический список

1. Экономико-математическое моделирование в проектировании угольных шахт./ Курносов А.М., Устинов М.И., Ликальтер Л.А. и др. – М.:Недра, 1967. – 108с.

2. Стоимостные параметры. – ДонУГИ. Донецк, 1981. – 53с.

3. Указания по рациональному расположению, охране и поддержанию горных выработок на угольных шахтах СССР. – Л.: ВНИИМИ, 1985. – 223с.

4. Выговская Д.Д. Методы оптимизации параметров и анализа эффективности работы секционных панелей с многозабойными системами разработки. – Известия Донецкого горного института. – 1998. - №1(7). – с.70-72.

5. Стоимостные параметры. – Центргипрошахт. – М. – 1985. –79 с.

г Выговская Д.Д.

 Источник http://fgtu.donntu.ru/fm/1998-2/22.html

Вверх

НА ГЛАВНУЮ