Главная

Автореферат

Библиотека

Ссылки

Отчет о поиске

Индивидуальный раздел
RUS| UKR | ENG || ДонНТУ > Портал магистров ДонНТУ
Автореферат Прокопенко АИ Автоматиация создания горно-графической документации при прогнозировании сдвижений и деформаций земной поверхности Магистр ДонНТУ Прокопенко Александр Игоревич

Прокопенко Александр Игоревич

Институт горного дела и геологии

Кафедра маркшейдерского дела

Специальность: Маркшейдерское дело

Тема магистерской работы:

Автоматизация создания горно-графической документации при прогнозировании сдвижений и деформаций земной поверхности

Научный руководитель: проф,д.т.н. Грищенков Н.Н.


Содержание работы :

1. Введение:

-актуальность темы

-цель и задачи работы

-основная идея работы и объект исследований

-научная новизна и практическая полезность

2. Обзорная информация:

-новизна в пределах Украины

-мировая новизна

3.Основное содержание работы:

4.Заключение:

Литература

Введение

Актуальность темы

Ведение горных работ в Украине, а в частности горнодобывающие работы, предусматривают выемку угля под застроенными территориями. Очистная выемка этих запасов приводит к сдвижению деформаций земной поверхности и нанесению вреда зданиям и сооружениям, расположенных над подрабатываемой территорией. Поэтому оперативный прогноз этих сдвижений, деформаций и оценка этого вреда имеют большое значение для планирования горных работ и принятия мер защиты объектов на земной поверхности. Для автоматизации расчетов сдвижений и деформаций земной поверхности от влияния подземной очистной выемки разработано некоторое программное обеспечение. Но значительный объем графических работ, связанных с этими расчетами выполняется вручную и занимает немало времени. Поэтому автоматизация создания горно-графической документации при прогнозировании сдвижений и деформаций земной поверхности является актуальной и важной научно-технической задачей.

Цель и задачи работы

Целью работы является создание программных средств для автоматизированного построения графической документации при прогнозировании сдвижений и деформаций земной поверхности от влияния подземной очистной выемки, которая будет способствовать повышению оперативности и точности этого прогноза.

Задачи исследования:

- Анализ существующей методики прогноза сдвижений и деформаций земной поверхности от влияния подземной очистной выемки;
- Анализ программных средств расчета сдвижений и деформаций земной поверхности;
- Анализ средств компьютерной графики для отображения результатов расчета сдвижений и деформаций земной поверхности;
- Разработка методики автоматизированного построения графической документации прогноза сдвижений и деформаций земной поверхности;
- Разработка технологии сбора цифровой информации об очистных выработках, рельефе земной поверхности и зданиях и сооружениях, которых являются объектами по защите от вредного влияния подземных горных работ;
- Разработка программных средств построения графической документации прогноза сдвижений и деформаций земной поверхности от влияния очистной выемки;
- Испытание разработанных программных средств на тестовом и производственном материале, анализ результатов этих исследований.

Основная идея работы и объект исследований

Идея работы заключается в использовании возможностей современных компьютерных систем машинной графики для программирования автоматизированного построения графической документации прогноза сдвижений и деформаций земной поверхности.

Объектом исследования является методика расчета сдвижений и деформаций земной поверхности от влияния подземной очистной выемки. Предметом исследования является графическая документация прогноза сдвижений и деформаций земной поверхности.

Научная новизна и практическая полезность

Будет усовершенствована компьютерная технология прогноза сдвижений и деформаций земной поверхности от влияния подземной очистной выемки, повышенна оперативность и точность этого прогноза. Разработано программное обеспечение будет использоваться при разработке проектов подработки зданий и сооружений подземными горными работами.

Обзорная информация

Новизна в пределах Украины

В настоящее время одной из главных задач маркшейдерской службы угольной промышленности Украины является разработка геоинформационных технологий создания электронной горной графической документации. Использование геоинформационных технологий обеспечивает переход на новый уровень решения геолого-маркшейдерских задач и управления процессами добычи угля. Министерство угольной промышленности Украины издало приказ № 621 от 27.12.99, в котором намечен ряд мер, направленных на решение этой задачи, и подготовило отраслевой документ "Концепция развития ГИС и программа поэтапного внедрения ее на предприятиях и в организациях". В Донецком государственном техническом университете разработки в области создания геоинформационных технологий и электронной горной графической документации ведутся с середины 90-х годов. Накопленный за это время опыт и полученные результаты позволили сформулировать ключевые моменты ГИС-технологии создания электронных планов горных работ.

Для автоматизации расчетов сдвижений и деформаций земной поверхности от влияния подземной очистной выемки разработано некоторое программное обеспечение. Но значительный объем графических работ, связанных с этими расчетами выполняется вручную и занимает немало времени. Поэтому автоматизация создания горно-графической документации при прогнозировании сдвижений и деформаций земной поверхности (а именно построение мульды сдвижений, границы влияния очистной выемки, а так же сбор цифровой информации с плана горных работ) является актуальной и важной научно-технической задачей.

На территории Украины данным вопросом занимаются кафедры маркшейдерского дела Донецкого Национального Технического Университета и Днепропетровского Национального Горного Университета[6,7] и научно-исследовательский институт УкрНИМИ[8,9].

Основным нормативным документом для расчета ожидаемых оседаний и деформаций земной поверхности на сегодняшний день являются «Правила охраны сооружений и природных объектов от вредного влияния подземных горных разработок на угольных месторождениях»[11].

Мировая новизна

В зарубежной практике автоматизация создания горно-графической документации при прогнозировании сдвижений и деформаций земной поверхности почти не встречается. Более распространены в мире компьютерные системы разного рода:

- Интегрированные горно-геологические системы общего назначения: Vulсan, MineScape, Datamine, Gemcom, Medsystem (MineSight), Surpac, Micromine;
- Системы планирования и оптимизации горных работ: NPV Scheduler, MINE2-4D, WHITTLE, MINEMAX, Runge;
- Разработки горных информационных технологий в СНГ: GeoTech-3D, Интегра, Geoblock, K-MINE;
Но обзор литературы по данным программным средствам не дал точного определения мульд сдвижения и области влияния мульды на сооружения и коммуникации на поверхности земли. Поэтому создание программного обеспечения для прогноза сдвижений и деформаций земной поверхности от вредного влияния очистной выработки является актуальной темой в Мировой научно-технической задачей.

Основное содержание работы

Первой частью создания программного обеспечения является составление базы данных в Microsoft Exсel. Эта база данных подразумевает сбор информации данных о лаве:

- координаты X,Y,Z;
- длина лавы по простиранию и вкрест простирания(D1,D2);
- дирекционный угол;
- размер целика по падению, восстанию, простиранию(L1,L2,L3,);
- глубина ранее отработанного пласта(H1);
- средняя глубина разработки(H);
- вынимаемая мощность пласта(m);
- угол падения пласта(alf);
- мощность мезозойских отложений(hm);
- марка угля;
- новая(старая) лава.
Рис.1- Данные по лавам в Microsoft Exele

Рисунок 1 - Данные по лавам в Microsoft Exсel

После составления базы данных по лавам используется программный код с помощью программы Visual Basic в Microsoft Exсel. Этот этап программы подразумевает определение границ зон влияния горных выработок согласно "Правилам подработки зданий, сооружений и природных объектов при добыче угля подземным способом", вычислением граничных углов : Beta0, Gamma0, Delta0, Fi0, Delta0m; Углов полных сдвижений: Ksi1, Ksi2, Ksi3; Угла максимального оседания Teta; Углов сдвижения: Beta, Gamma, Delta, Fi, Deltam.

Следующим этапом является построение зон влияния горной выработки на вертикальных разрезах : вкрест простирания пласта; по простиранию пласта. Для этого свяжем базу данных по лавам в Exсel c AutoCAD, c помощью программы Visual Basic.

Рис.2- Зона влияния горной выработки вкрест простирания

Рисунок 2 - Зона влияния горной выработки вкрест простирания

Рис.3- Зона влияния горной выработки по простиранию

Рисунок 3 - Зона влияния горной выработки по простиранию

Согласно «Правилам охраны сооружений и природных объектов от вредного влияния подземных горных разработок на угольных месторождениях" при определении границы зоны влияния горных выработок допускается сглаживать сложный контур выработанной площади, если размеры выступов контура в плоскости пласта не более 0,2*H (где H - глубина залегания пласта на данном участке в метрах).Величина 0.2*H должна быть не более 100м. Сглаживание контура производится по принципу сохранения площади горной выработки.

Для построения мульды сдвижения были взяты материалы из статьи "Геометрия построения мульды сдвижения над очистной выработкой прямоугольной формы" в которой есть уточнение геометрии построения мульды сдвижения, касающийся зависимости размера полумульды по простиранию от угла падения, а также уточнение построения краев мульды эллиптическими кривыми.

Последним этапом является нанесение на электронный план горных выработок сглаженного контура лавы, зоны влияния мульды сдвижения и сбор цифровой информации о рельефе земной поверхности, зданиях и сооружениях, которые попали под влияние очистной выработки.

Рис.4- Граница зоны влияния 1-й южной лавы пласта l-7 ш.Родинская с расположением расчетных точек

Рисунок 4 - Граница зоны влияния 1-й южной лавы пласта l-7 ш.Родинская с расположением расчетных точек

Рис.5- Границы зон влияния от 33-й, 34-й, 35-й вос. лав ш. Молодогвардейская с расположением расчетных точек

Рисунок 5 - Границы зон влияния от 33-й, 34-й, 35-й вос. лав ш. Молодогвардейская с расположением расчетных точек

Заключение

В магистерской работе представлена актуальная научная и практическая задача, заключающаяся в разработке автоматизации создания горно-графической документации при прогнозировании сдвижений и деформаций земной поверхности.

На сегодняшний день ведется создание автоматизированного построения: мульды, зоны влияния (вкрест и по простиранию) с помощью программного кода Visual Basic. В дальнейшем планируется разработать автоматизированный сбор цифровой информации с горно-графической документации.

Анимация 1 - Определение влияния мульды сдвижения, автоматизированный сбор цифровой информации (Анимированный рисунок: число кадров - 9, время демонстрации - 15 секунд, количество повторений - 5, объем 42 кб)

Важное замечание

При написании данного автореферата работа еще не завершена. Окончательное завершение работы: декабрь 2010г. Полный текст работы и материалы по теме могут быть получены у автора или руководителя после указанной даты.

Литература

1. Правила подработки зданий, сооружений и природных объектов при добыче угля подземным способом.: Изд. офиц.- Донецк: ТОВ «АЛАН», 2001. – 264 с. – (на рус. и укр. языках).

2. Кулибаба С.Б. Анализ распределения оседаний земной поверхности в краевой части мульды сдвижения/ ПРОБЛЕМИ ГІРСЬКОГО ТИСКУ. Випуск 10/ Під заг. Ред. О.А. Мінаєва. – Донецьк.: ДонНТУ, 2003 г. – 227 с.

3. Кратч Г. Сдвижение горных пород и защита подрабатываемых сооружений; Пер. с нем. под ред. Р.А. Муллера и И.А. Петухова. – М.: Недра, 1978 г. – 496 с.

4. В.В. Ершов., А.С. Дремуха., В.М.Трость Автоматизация геолого –маркшейдерских графических работ. – М.: Недра, 1991, 347 c.

5. Побединский Г.Г. Программирование геодезических задач на языке бейсик.- М.: Недра, 1991, 96 c.

6. УДК 622.834(043) Геометрия построения мульды сдвижения над очистной выработкой прямоугольной формы. д.т.н Грищенков Н.Н., к.т.н. Блинникова Е.В., к.т.н. Шнеер В.Р.