Українська   English
ДонНТУ   Портал магистров

Реферат по теме выпускной работы

Содержание

Введение

В нынешних условиях угольная промышленность Донбасса переживает структурные изменения, связанные с недостатком государственного финансирования. Выходом из сложившейся ситуации является приватизация шахт и привлечение большого количества инвестиций. В рыночных условиях каждая шахта становиться индивидуальным элементом угольной промышлености со своими факторами препятствующими её развитию, поэтому главная цель, это выявление этих факторов и разработка стратегии, которая позволила бы оперативно реагировать на изменение внутренней и внешней среды предприятия. Данная работа посвящена анализу современных методов моделирования горных предприятий и выбору на этой основе концептуальных подходов к развитию горных работ на шахте [2].

1. Актуальность темы

Современное состояние развития угольной промышленности Украины характеризуется трансформационными процессами, изменением форм собственности, подходов к определению эффективности функционирования шахт, переходом к рыночным отношениям при определении поставщиков и покупателей угольной продукции, от дотационного принципа финансирования угольных предприятий к их самофинансированию с учетом развития возможностей использования финансового рынка. В этих условиях прибыльная работа угольных предприятий невозможна без их реструктуризации, моделирования развития горных работ, включая организационные и финансовые аспекты этого процесса.

2. Цель и задачи исследования

Целью исследования является обоснование подходов к моделированию развития горных работ на угольных шахтах в современных условиях. Для достижения поставленных целей необходимо решить следующие задачи:

• проанализировать процесс моделирования горных работ на угольных шахтах;

• выявить особенности угольных шахт как объекта для построения модели;

• провести анализ современных зарубежных систем моделирования на горнодобывающих предприятиях;

• разработать концептуальные подходы к совершенствованию системы моделирования на угольных шахтах.

3. Анализ современных систем моделирования горных работ

В нынешнее время во многих отраслях промышленности используют компьютерные программы для решения поставленных задач и автоматизации процессов выполняемых ранее вручную. В горной промышленности хорошо зарекомендовало себя пространственное моделирование горных работ. Для принятия решений по оценке запасов, планированию и проектированию горных работ в мировой практике используются интегрированные горные компьютерные системы. Наиболее известными являются продукты Gemcom, Micromine, Vulcan, Datamine [1].

В этих системах изначально предполагается создание трёхмерных моделей месторождений и решение взаимосвязанного комплекса задач горного производства на основе построенных моделей. Такой подход соответствует природе горнотехнических объектов и характеру решаемых задач.

Задачи моделирования развития горных работ, решаемые в интегрированных компьютерных системах, как правило, идентичны по своей функциональности и включают следующие этапы:

• расчёт объёмов добычных и подготовительных работ по периодам планирования исходя из производительности оборудования;

• трёхмерная визуализация развития горных работ с выделением цветовой гаммой отработанных участков добычных единиц и проводимых горных выработок в различные периоды планирования;

• построение диграмм, отражающих сроки начала и окончания работ в добычных забоях, а также сроки проведения подготовительных выработок;

• визуализация увязанных с диаграммами табличных данных, отражающих объёмы и тоннаж добытого полезного ископаемого по периодам планирования;

• отражение на диаграммах движения по забоям добычного и подготовительного оборудования.

При моделировании развития горных работ хорошо зарекомендовала себя cистема MINE2-4D. Главным достоинством ее является способность интегрировать перспективные и текущие планы. Обычно в процессе планирования создается долгосрочный план на весь срок службы шахты [6].

Другие достоинства программы:

• Быстрый переход от проекта к планированию;

• Представления плана в виде электронных таблиц, анимации или высококачественной графики;

• Возможность легко импортировать данные из других систем.

MINEMAX и её пакет iGantt – является мощным инструментом для календарного планирования открытых и подземных горных работ, который объединяет возможности диаграмм Gantt, трехмерную визуализацию и электронные таблицы [7].

Преимущества пакета:

• Удобный в работе интерактивный интерфейс диаграммы Gantt позволяет новым пользователям создавать графики с первого дня;

• Производительность увеличивается путем интеграции с другим деловым программным обеспечением и базами данных;

• Создается набор планов с учетом непредвиденных обстоятельств и возможных экономических/рыночных изменений;

• Быстрый пересчет планов с использованием iGantt при появлении незапланированных событий;

• Дополнительный модуль оптимизации NPV с учетом эксплуатационных ограничений;

• Задаваемые пользователями сообщения системы позволяют следить за ключевыми целями производства в табличной или в графической форме;

• Трехмерные изображения графиков и презентаций и визуальная проверка практичности плана.

Для ведения горных работ очень важным является финансовый фактор так как он зачастую выступает ограничивающим. Для проведения моделирование с учётом финансового расчёта широко распространена программа компании Runge, а именно их програмное обеспечение XPAC Underground Design разработан специально для угольных шахт. Он способен импортировать геологические модели пластов из всех известных систем такого рода. Пакет имеет совместимую с Автокадом графику, позволяет спланировать любой сценарий развития горных работ и оценить его экономические показатели. Запасы угля, их качество рассчитываются автоматически при указании границ развития горных работ.

Перечисленные особенности, по сути, характеризуют современные требования к реализации автоматизированных систем планирования для горнодобывающих предприятий.

4. Подход к моделированию развития горных работ на угольном предприятии

При построение модели угольной шахты обычно используют следующий перечень документации: план горных работ по всем пластам, которые разрабатывает шахта; график ввода-выбытия очистных забоев; план проведения горных выработок по соотвецтвующим пластам. В зависимости от сложившейся горно-технической и горно-геологической ситуации, дополнительно формируют документы: маршрутная карта проведение горных выработок; заявки на требуемое оборудование для монтажа и демонтажа лавы; график движения очистного оборудования; график движение проходческого оборудования. Формирование этих документов также обусловлено формированием годовой производственной программы, или с разработкой новых планов развития шахты. За частую на шахте преобладает ситуативное не системное планирование [5]. Это объясняется тем что на производственный процесс влияет большое количество непредсказуемых факторов, которые приводят к изменению запланированной программы по добыче полезного ископаемого и ряду других технологических процессов осуществляемых на горном предприятии. Также при построение модели под влиянием этих факторов существует сложность оперативного пересчёта заданных параметров модели и увязкой их с операционными стратегиями.

Кроме того, существуют и объективные причины нестабильности разматываемой модели так как большинство решений в горном производстве являются инерционными и взаимозависимыми.

Современные подходы к управлению горным производством предполагают комплексное моделирование горнодобывающего предприятия, сценарный анализ, оперативный пересмотр оперативных и тактических планов производства при изменении условий с увязкой решений этого уровня с принятой операционной стратегией [4].

Фронт подготовительных и добычных работ постоянно изменяется в пространстве с течением времени и это приводит к изменению взаимного расположения горных выработок, схем транспорта и вентиляции, напряжения горного массива. Моделирование развития горных работ предполагают возможное ограничение на максимальную работу добычного забоя, негативное влияние горного давления. Все эти факторы в конечном итоге влияет на финансовые показатели горного предприятия и на безопасность ведения горных работ. Принятие адекватных решений относительно развития горных работ основывается на пространственном расположении горных выработок при их динамическом движении.

Применяемая технология разработки календарных планов с использованием электронных таблиц в основном обеспечивает решение расчётных задач и схематическое отражение сроков начала и окончания работ в добычных и подготовительных забоях, движение оборудования.

Применяемая технология разработки календарных планов с использованием электронных таблиц в основном обеспечивает решение расчётных задач и схематическое отражение сроков начала и окончания работ в добычных и подготовительных забоях, движение оборудования.

При применении такого подхода большим недостатком является низкая степень автоматизации расчётов, невозможность увязки расчётов с графическим представлением результата.

Технология моделирования развития горных работ на угольных шахтах рассматривается на примере ПАО ДТЭК Шахта Комсомолец Донбасса.

Поле шахты вскрыто 6–ю вертикальными стволами: центрально–сдвоенными скиповым и клетевым, а также центрально–отнесенными блоковыми воздухоподающими и вентиляционными. Схема подготовки шахтного поля – блочная. Проектом предусмотрена подготовка четырех блоков размерами 2.0 – 4.5 км по простиранию и 1 – 1,25 км по падению. Схема подготовки в пределах каждого блока – погоризонтная. Горизонты заложены на отметках 418 м, 628 м. 810 м с устройством на этих горизонтах магистральных откаточных и вентиляционно—дренажных штреков.

Система отработки – столбовая (длинными столбами по восстанию, простиранию).

Общешахтный водоприток составляет 541 м3/час.

Шахта отнесена к опасным по внезапным выбросам угля я газа.

Шахта отрабатывает четыре угольных пласта марки Т:

• Пласт l7 мощностью 1,0 – 1,05 м. Непосредственная кровля – глинистый, алевритовый, алеврито–глинистый сланец, песчаник. Сланец глинистый неустойчивый (Б2) и весьма неустойчивый (Б1), при выемке угля обрушается на высоту от 0,1 – 0,6 м до 6 м. Основная кровля – среднеобрушаемая (А2);

• Пласт l6 мощностью 1,1 – 13 м. Непосредственная кровля подставлена крепким песчаником (Б2). Основная кровля представлена породами, близкими по описанию к породам непосредственной кровли (А3 + А2);

• Пласт l4 простого строения выдержанной мощности в пределах 0,90 – 1,01 м. Непосредственно в кровле залегает глинистый и песчано–глинистый сланец. Сланцы неустойчивые. Основная кровля представлена легко– и среднеобрушаемыми сланцами (А1, А2);

• Пласт l3 мощностью 1,26 – 1,45 м, непосредственная кровля — известняк, сланец глинистый (Б2). Основная кровля – среднеобрушаемая (А2);

Для условий шахты разработан календарный план развития горных работ рисунке 1. С помощью программного обеспечения Рудник 3D разработано трехмерная модель развития горных работ на шахте рисунок 2.

Выкопировка из плана горных работ

Рисунок 1 – Выкопировка из плана горных работ

Трехмерная модель развития горных работ

Рисунок 2 – Трехмерная модель развития горных работ


(анимация: объем – 25 КБ; размер – 440 x 223; количество кадров – 8, число циклов повторения – 5 ; задержка между кадрами – 75 мс)

Современные компьютерные программы для построения модели развития горных работ, на угольных предприятиях Украины, пока не получили должного распространения по ряду причин. Внедрение такого программного обеспечения требует большого количества затрат с точки зрения перестройки работы отдельных специалистов и подразделений, обучение специалистов, сложность увязки программ именно с данным горным предприятием. Кроме того, в зарубежных системах иногда невозможно подготовить графическую документацию в формате, принятом на предприятии и требуемом контролирующими органами. Все эти причины сдерживает широкого распространения инновационных технологий обработки информации.

Обобщая требования к построению модели развития горных работ на горнодобывающем предприятии и опыт планирования на угольных шахтах можно сформировать следующие концептуальные подходы к решению задач моделирования развитием горных работ:

• модель должна основываться на учёте факторов внешней и внутренней среды и адекватно реагировать на их изменение;

• планирование развития горных работ должно основываться на внедрении инновационных технологий в обработке данных и построении модели развития горнодобывающего предприятия;

• эффективное внедрение моделирования должно происходит в следствии реорганизации работ геологической, маркшейдерской, технической, планово-экономической службы предприятия и ориентации работ этих служб на совместную подготовку и использование базы данных для построения компьютерной модели шахты.

5. Выводы

В результате анализа современных методов моделирования угольного предприятия определены цели и задачи данной магистерской работы. В процессе исследования получены результаты 3D моделирования. Определив все зависимости можно сформировать наиболее перспективную модель развития горных работ на угольном предприятии.

Список источников

  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 [Электронный ресурс]. — Режим доступа: www.minerp.com/en/software-products/planningsched/Mine2-4D.aspx.
  7. Mine Planning and Scheduling Solutions [Электронный ресурс]. – Режим доступа: www.minemax.com.