Русский   English
ДонНТУ   Портал магістрів

Реферат за темою випускної роботи

Зміст

Вступ

У нинішніх умовах вугільна промисловість Донбасу переживає структурні зміни, пов'язані з нестачею державного фінансування. Виходом зі сформованої ситуації є приватизація шахт і залучення великої кількості інвестицій. У ринкових умовах кожна шахта ставати індивідуальним елементом вугільної промисловості зі своїми факторами перешкоджають її розвитку, тому головна мета, це виявлення цих факторів і розробка стратегії, яка дозволила б оперативно реагувати на зміну внутрішнього і зовнішнього середовища підприємства. Дана робота присвячена аналізу сучасних методів моделювання гірничих підприємств і вибору на цій основі концептуальних підходів до розвитку гірничих робіт на шахті [2].

1. Актуальність теми

Сучасний стан розвитку вугільної промисловості України характеризується трансформаційними процесами, зміною форм власності, підходів до визначення ефективності функціонування шахт, переходом до ринкових відносин при визначенні постачальників і покупців вугільної продукції, від дотаційного принципу фінансування вугільних підприємств до їх самофінансування з урахуванням розвитку можливостей використання фінансового ринку. У цих умовах прибуткова робота вугільних підприємств неможлива без їх реструктуризації, моделювання розвитку гірничих робіт, включаючи організаційні та фінансові аспекти цього процесу.

2. Мета і задачі дослідження

Метою дослідження є обґрунтування підходів до моделювання розвитку гірничих робіт на вугільних шахтах в сучасних умовах. Для досягнення поставлених цілей необхідно вирішити наступні завдання:

- проаналізувати процес моделювання гірничих робіт на вугільних шахтах;

- виявити особливості вугільних шахт як об'єкта для побудови моделі;

- провести аналіз сучасних зарубіжних систем моделювання на гірничодобувних підприємствах;

- розробити концептуальні підходи до вдосконалення системи моделювання на вугільних шахтах.

3. Аналіз сучасних систем моделювання гірничих робіт

У нинішній час в багатьох галузях промисловості використовують комп'ютерні програми для вирішення поставлених завдань і автоматизації процесів виконуваних раніше вручну. У гірській промисловості добре зарекомендувало себе просторове моделювання гірничих робіт. Для прийняття рішень з оцінки запасів, планування та проектування гірничих робіт у світовій практиці використовуються інтегровані гірські комп'ютерні системи. Найбільш відомими є продукти Gemcom, Micromine, Vulcan, Datamine [1].

У цих системах спочатку передбачається створення тривимірних моделей родовищ і рішення взаємозалежного комплексу завдань гірничого виробництва на основі побудованих моделей. Такий підхід відповідає природі гірничотехнічних об'єктів і характером вирішуваних завдань.

Завдання моделювання розвитку гірничих робіт, які вирішуються в інтегрованих комп'ютерних системах, як правило, ідентичні за своєю функціональністю і включають наступні етапи:

• расчёт обсягів видобувних і підготовчих робіт по періодах планування виходячи з продуктивності устаткування;

• трёхмерная візуалізація розвитку гірничих робіт з виділенням колірною гамою відпрацьованих ділянок видобувних одиниць і проведених гірничих виробок в різні періоди планування;

• побудова діаграм, що відображають терміни початку і закінчення робіт у видобувних забоях, а також терміни проведення підготовчих виробок;

• візуалізація вв'язаних з діаграмами табличних даних, що відображають обсяги і тоннаж видобутої корисної копалини за періодами планування;

• відображення на діаграмах руху по вибоїв видобувної та підготовчого обладнання.

При моделюванні розвитку гірничих робіт добре зарекомендувала себе cистема MINE2-4D. Головним достоїнством її є здатність інтегрувати перспективні та поточні плани. Зазвичай в процесі планування створюється довгостроковий план на весь термін служби шахти [6].

Інші достоїнства програми:

• швидкий перехід від проекту до планування;

• уявлення плану у вигляді електронних таблиць, анімації або високоякісної графіки.;

• можливість легко імпортувати дані з інших систем.

MINEMAX і її пакет iGantt – є потужним інструментом для календарного планування відкритих і підземних гірничих робіт, який об'єднує можливості діаграм Gantt, тривимірну візуалізацію та електронні таблиці [7].

Переваги пакету:

• зручний в роботі інтерактивний інтерфейс діаграми Gantt дозволяє новим користувачам створювати графіки з першого дня;

• продуктивність збільшується шляхом інтеграції з іншим діловим програмним забезпеченням і базами даних;

• створюється набір планів з урахуванням непередбачених обставин і можливих економічних ринкових змін;

• швидкий перерахунок планів з використанням iGantt при появі незапланованих подій;

• додатковий модуль оптимізації NPV з урахуванням експлуатаційних обмежень;

• задаються користувачами повідомлення системи дозволяють стежити за ключовими цілями виробництва в табличній або в графічній формі;

• тривимірні зображення графіків і презентацій та візуальна перевірка практичності плану.

Для ведення гірничих робіт дуже важливим є фінансовий фактор так як він часто виступає обмежуючим. Для проведення моделювання з урахуванням фінансового розрахунку широко поширена програма компанії Runge, а саме їх програмне забезпечення XPAC Underground Design розроблений спеціально для вугільних шахт. Він здатний імпортувати геологічні моделі пластів з усіх відомих систем такого роду. Пакет має сумісну з Атокадом графіком, дозволяє спланувати будь-який сценарій розвитку гірничих робіт і оцінити його економічні показники. Запаси вугілля, їх якість розраховуються автоматично при вказівці кордонів розвитку гірничих робіт.

Перераховані особливості, по суті, характеризують сучасні вимоги до реалізації автоматизованих систем планування для гірничодобувних підприємств.

4. Підхід до моделювання розвитку гірничих робіт на вугільному підприємстві

При побудова моделі вугільної шахти зазвичай використовують наступний перелік документації: план гірничих робіт по всіх пластів, які розробляє шахта; графік введення-вибуття очисних вибоїв; план проведення гірничих виробок по соотвецтвуют пластів. В залежності від ситуації, гірничо-технічної та гірничо-геологічної ситуації, додатково формують документи: маршрутна карта проведення гірничих виробок; заявки на необхідну обладнання для монтажу і демонтажу лави; графік руху очисного обладнання; графік рух прохідницького обладнання. Формування цих документів також обумовлено формуванням річної виробничої програми, або з розробкою нових планів розвитку шахти. За часту на шахті переважає ситуативне не системний планування [5]. Це пояснюється тим що на виробничий процес впливає велика кількість непередбачуваних чинників, які призводять до зміни запланованої програми з видобутку корисної копалини і ряду інших технологічних процесів здійснюваних на гірничому підприємстві. Також при побудова моделі під впливом цих факторів існує складність оперативного перерахунку заданих параметрів моделі і ув'язкою їх з операційними стратегіями.

Крім того, існують і об'єктивні причини нестабільності розмотується моделі так як більшість рішень в гірничому виробництві є інерційними і взаємозалежними.

Сучасні підходи до управління гірничим виробництвом припускають комплексне моделювання гірничодобувного підприємства, сценарний аналіз, оперативний перегляд оперативних і тактичних планів виробництва при зміні умов з ув'язкою рішень цього рівня до прийнятої операційної стратегією [4].

Фронт підготовчих і видобувних робіт постійно змінюється в просторі з плином часу і це призводить до зміни взаємного розташування гірничих виробок, схем транспорту та вентиляції, напруги гірського масиву. Моделювання розвитку гірничих робіт припускають можливе обмеження на максимальну роботу видобувної забою, негативний вплив гірського тиску. Всі ці фактори в кінцевому результаті впливає на фінансові показники гірничого підприємства і на безпеку ведення гірничих робіт. Ухвалення адекватних рішень щодо розвитку гірничих робіт грунтується на просторовому розташуванні гірничих виробок при їх динамічному русі.

Застосовувана технологія розробки календарних планів з використанням електронних таблиць в основному забезпечує вирішення розрахункових завдань і схематичне відображення термінів початку і закінчення робіт у видобувних і підготовчих вибоях, рух обладнання.

При застосуванні такого підходу великим недоліком є низька ступінь автоматизації розрахунків, неможливість ув'язки розрахунків з графічним представленням результату.

Технологія моделювання розвитку гірничих робіт на вугільних шахтах розглядається на прикладі ПАТ ДТЕК Шахта Комсомолець Донбасу.

Поле шахти розкрите 6-ю вертикальними стволами: центрально-здвоєними скіповим і клітьовим, а також центрально-віднесеними блоковими повітроподавального і вентиляційними. Схема підготовки шахтного поля - блокова. Проектом передбачено підготовку чотирьох блоків розмірами 2.0 – 4.5 км по простяганню і 1 – 1,25 км з падіння. Схема підготовки в межах кожного блоку – погорізонтного. Горизонти закладені на відмітках 418 м, 628 м. 810 м з пристроєм на цих горизонтах магістральних відкатних та вентиляційно-дренажних штреків.

Система відпрацювання – стовпова (довгими стовпами по повстанню, простиранию).

Загальношахтний водоприток становить 541 м3/год

Шахта віднесена до небезпечних за раптовими викидами вугілля я газу.

Шахта відпрацьовує чотири вугільних пласти марки Т:

• Пласт l7 потужністю 1,0 - 1,05 м. Безпосередня покрівля - глинистий, алевритові, алеврито-глинистий сланець, пісковик. Сланець глинистий нестійкий (Б2) і вельми нестійкий (Б1), при виїмці вугілля обрушается на висоту від 0,1 – 0,6 м до 6м. Основна покрівля – среднеобрушаемая (А2)

• Пласт l6 потужністю 1,1 – 13 м. Безпосередня покрівля підставлена міцним пісковиком (Б2). Основна покрівля представлена породами, близькими за описом до порід безпосередньої покрівлі (А3 + А2).

• Пласт l4 простого будови витриманою потужності в межах 0,90 – 1,01 м. Безпосередньо в покрівлі залягає глинистий і піщано-глинистий сланець. Сланці нестійкі. Основна покрівля представлена легко-і среднеобрушаемимі сланцями (А1, А2).

• Пласт l3 потужністю 1,26 – 1,45 м, безпосередня покрівля – вапняк, сланець глинистий (Б2). Основна покрівля – среднеобрушаемая (А2).

Для умов шахти розроблений календарний план розвитку гірничих робіт малюнку 1. За допомогою програмного забезпечення Рудник 3D розроблено тривимірна модель розвитку гірничих робіт на шахті малюнок 2

Викопіювання з плану гірничих робіт

Рисунок 1 – Викопіювання з плану гірничих робіт

Тривимірна модель розвитку гірничих робіт

Рисунок 2 – Тривимірна модель розвитку гірничих робіт:


(анімація: обсяг – 25 КБ; розмір – 440 x 223; кількість кадрів – 8 число циклів повторення – 5 ; затримка між кадрами – 75 мс)

Сучасні комп'ютерні програми для побудови моделі розвитку гірничих робіт, на вугільних підприємствах України, поки не одержали належного поширення по ряду причин. Впровадження такого програмного забезпечення вимагає великої кількості витрат з точки зору розбудови роботи окремих фахівців і підрозділів, навчання фахівців, складність ув'язки програм саме з даним гірничим підприємством. Крім того, в зарубіжних системах іноді неможливо підготувати графічну документацію в форматі, прийнятому на підприємстві і необхідному контролюючими органами. Всі ці причини стримує широкого поширення інноваційних технологій обробки інформації.

Узагальнюючи вимоги до побудови моделі розвитку гірничих робіт на гірничодобувному підприємстві і досвід планування на вугільних шахтах можна сформувати такі концептуальні підходи до вирішення задач моделювання розвитком гірничих робіт:

• модель повинна грунтуватися на обліку факторів зовнішнього і внутрішнього середовища і адекватно реагувати на їх зміну;

• планування розвитку гірничих робіт повинно грунтуватися на впровадженні інноваційних технологій в обробці даних і побудові моделі розвитку гірничодобувного підприємства;

• ефективне впровадження моделювання повинно відбувається в слідстві реорганізації робіт геологічної, маркшейдерської, технічної, планово-економічної служби підприємства та орієнтації робіт цих служб на спільну підготовку та використання бази даних для побудови комп'ютерної моделі шахти.

Висновки

У результаті аналізу сучасних методів моделювання вугільного підприємства визначено мету і завдання даної магістерської роботи. У процесі дослідження отримані результати 3D моделювання. Визначивши всі залежності можна сформувати найбільш перспективну модель розвитку гірничих робіт на вугільному підприємстві.

Перелік посилань

  1. О.Е.Чуркин, С.В.Лукичев. Развитие методов системного анализа и компьютерного моделирования горного производства / Горный институт КНЦ РАН, 2003. - 105 с.
  2. Бугара М.И., Назимко В.В., Верчено В.И. Оценка производственных показателей шахты на основе имитационного моделирования с учётом неопределённости экономических и геотехнологических факторов. — Донецьк: ДонНТУ, 2001. — 210 с.
  3. Могильный С.Г., Шоломицкий А.А., Мотылев А.А. Развитие идей цифрового моделирования открытых горных разработок // Науковi працi ДонНТУ. Сер.гiрничо–геологiчна. Вип. 62. –Донецьк, 2003.– С.23–33.
  4. рищенков Н.Н. Геоинформационное обеспечение электронных планов горных работ // Науковi працi ДонДТУ. Сер.гiрничо–геологiчна. Вип.23.–Донецьк:ДонДТУ,2001.–С.24–29.
  5. Хопкрофт Д. Введение в теорию автоматов, языков и вычислений / Д. Хопкрофт, Р. Мотвани, Д. Ульман. – М.: Издательский дом «Вильямс», 2002. – 528 с.
  6. Mine2-4D v15 is the new benchmark in mine planning software [Електронний ресурс]. — Режим доступу: www.minerp.com/en/software-products/planningsched/Mine2-4D.aspx.
  7. Mine Planning and Scheduling Solutions [Електронний ресурс]. – Режим доступу: www.minemax.com.